基于AMESIM的ABS液壓系統(tǒng)建模與仿真

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。作者簽名：日期：

學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日

注意事項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂

指導(dǎo)教師評(píng)閱書指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)：一、撰寫（設(shè)計(jì)）過程1、學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問題的能力□優(yōu)□良□中□及格□不及格4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性□優(yōu)□良□中□及格□不及格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績(jī)：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”）指導(dǎo)教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日

評(píng)閱教師評(píng)閱書評(píng)閱教師評(píng)價(jià)：一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績(jī)：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”）評(píng)閱教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)：一、答辯過程1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見解的敘述情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、對(duì)答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài)□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格評(píng)定成績(jī)：□優(yōu)□良□中□及格□不及格教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）：（簽名）年月日教學(xué)系意見：系主任：（簽名）年月日第1章緒論1.1研究目的與意義隨著我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展，就必須進(jìn)行汽車關(guān)鍵零部件的自主研發(fā)。汽車制動(dòng)過程中的安全性也已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)，關(guān)系著汽車制動(dòng)的安全性。目前國(guó)內(nèi)許多汽車公司已經(jīng)開始進(jìn)行汽車自主研發(fā)，要在商業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，要擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的汽車，要使我國(guó)由一個(gè)汽車大國(guó)變?yōu)橐粋€(gè)汽車強(qiáng)國(guó)，就必須進(jìn)行汽車關(guān)鍵零部件的自主研發(fā)。汽車制動(dòng)過程中的安全性也已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS是汽車關(guān)鍵的零部件之一，因此國(guó)家、企業(yè)和高校都投入了大量的人力和資源對(duì)ABS進(jìn)行自主研發(fā)。汽車動(dòng)力性能的提高和高速公路的延伸對(duì)汽車安全提出了越來越高的要求，許多國(guó)家都為此頒布了嚴(yán)厲的汽車安全法規(guī)，汽車在制動(dòng)過程中的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱能力，已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，探討各種高性能的制動(dòng)系統(tǒng)和完善制動(dòng)系統(tǒng)的性能是減少交通事故和促進(jìn)汽車工業(yè)發(fā)展的重要舉措[1]。而ABS可以在制動(dòng)過程中自動(dòng)、高頻地對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而對(duì)制動(dòng)力進(jìn)行調(diào)節(jié)，使車輪滑移率保持在理想滑移率附近，既防止車輪抱死，又充分利用了車輪與路面的附著能力，縮短了制動(dòng)距離，提高了汽車制動(dòng)過程中的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操作能力，達(dá)到了最佳制動(dòng)效果的目的。ABS控制的關(guān)鍵之一就是控制制動(dòng)過程中的滑移率，從而提高路面附著系數(shù)的利用率，縮短制動(dòng)距離，提高制動(dòng)的穩(wěn)定性。然而，滑移率和路面附著系數(shù)的關(guān)系又受到很多因素的影響，如車輛本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)、車速、輪胎充氣壓力、輪胎垂直載荷、路面狀況等等[2]。因此，要求ABS保證汽車在短時(shí)間內(nèi)在各種路面上，各種情況下都能安全制動(dòng)的難度是相當(dāng)大的。還需要針對(duì)不同車型進(jìn)行大量的參數(shù)匹配試驗(yàn)，大概需要一年半到兩年的時(shí)間，并且需要大量的經(jīng)驗(yàn)，不僅耗資巨大，而且延長(zhǎng)了產(chǎn)品的開發(fā)周期。目前國(guó)內(nèi)外也有人應(yīng)用新的控制理論，進(jìn)行ABS控制的探討。根據(jù)汽車制動(dòng)過程的物理實(shí)質(zhì)及動(dòng)力學(xué)分析，對(duì)ABS控制器的結(jié)構(gòu)原理、控制方法等方面進(jìn)行分析和研究，利用AMESim軟件建立車輛防抱死制動(dòng)系統(tǒng)模型，可以很容易分析液壓系統(tǒng)元件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響。1.2ABS防抱死系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)防抱死制動(dòng)理論最早是1928年由英國(guó)人提出來的，基于防抱死制動(dòng)理論的制動(dòng)系統(tǒng)首先是應(yīng)用在火車和飛機(jī)上。最早官方記錄的汽車防抱制動(dòng)系統(tǒng)是在英國(guó)1932年發(fā)布的專利382241，題目是“制動(dòng)時(shí)防止車輪壓緊轉(zhuǎn)動(dòng)車輪的安全裝置”。1936年，德國(guó)博世公司(BOSCH)申請(qǐng)一項(xiàng)電液控制的ABS裝置專利，促進(jìn)了ABS技術(shù)在汽車上的應(yīng)用。汽車上開始使用ABS始于20世紀(jì)50年代中期福特汽車公司，1954年福特汽車公司在林肯車上裝配法國(guó)航空公司的ABS裝置，這種ABS裝置控制部分采用機(jī)械式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能相對(duì)單一，只有在特定車輛和工況下，防抱死控制才有效，因此制動(dòng)效果并不理想。機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜使ABS裝置的可靠性差、控制精度低、價(jià)格偏高，使ABS技術(shù)在汽車上的推廣應(yīng)用舉步維艱。直到70年代后期，由于電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，為ABS技術(shù)在汽車上的應(yīng)用提供了可靠的技術(shù)支持。ABS控制部分采用了電子控制，其反應(yīng)速度、控制精度和可靠性都顯著提高[3]，制動(dòng)效果也明顯改善，同時(shí)其體積逐步也變小，質(zhì)量也逐步減輕，控制與診斷功能不斷增強(qiáng)，價(jià)格也逐漸降低。這段時(shí)期許多家公司都相繼研制了形式多樣的ABS裝置。進(jìn)入90年代后，ABS技術(shù)不斷發(fā)展成熟，控制精度、控制功能不斷完善?，F(xiàn)在發(fā)達(dá)國(guó)家已廣泛采用了ABS技術(shù)。ABS裝置制造商主要有:德國(guó)博世公司(BOSCH)，歐、美、日、韓國(guó)家的汽車采用的最多;美國(guó)德科公司(DELCO)，由美國(guó)通用及韓國(guó)大宇汽車采用；美國(guó)本迪克斯公司(BENDIX)，由美國(guó)克萊斯勒汽車采用;還有德國(guó)戴維斯公司(TEVES)德國(guó)瓦布科(WABCO)、美國(guó)凱爾西海斯公司(KELSEYHAYES)等，這些公司的ABS產(chǎn)品都在廣泛地應(yīng)用，而且還在不斷發(fā)展、更新和換代。國(guó)內(nèi)對(duì)ABS的研究工作始于八十年代初，研制單位有東風(fēng)汽車公司、交通部重慶公路所、重慶宏安ABS有限公司、陜西興平514工廠與西安交通大學(xué)等。東風(fēng)汽車公司從80年代初開始研究ABS，該公司對(duì)Wabco公司的ABS產(chǎn)品進(jìn)行了剖析、試驗(yàn)、改進(jìn)和消化吸收，將Wabco的ABS裝在EQ-145型車上并在各種路面上進(jìn)行試驗(yàn)。交通部重慶公路所研制的ABS適用于中型汽車，其第一代ABS電子控制單元(ECU)采用了Z80芯片，第二代ABS產(chǎn)品采用了MCS-96系列8098單片機(jī)，控制軟件、傳感器和執(zhí)行器都由自己研制，裝車試驗(yàn)的主要問題是系統(tǒng)對(duì)于路況的識(shí)別不夠理想。1984年興平814廠研制的第一代防抱制動(dòng)系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是不能自動(dòng)適應(yīng)不同路況，以后該廠與西安公路交通大學(xué)合作研制了第二代防抱制動(dòng)系統(tǒng)，增設(shè)了路面識(shí)別功能的電路，但對(duì)于長(zhǎng)軸距的大客車則不是很理想。宏安公司是我國(guó)批量生產(chǎn)ABS的廠家。該公司于1993年投產(chǎn)，當(dāng)年生產(chǎn)ABS5000套。重型汽車研究中心1995年6月對(duì)自制的ABS系統(tǒng)進(jìn)行了道路試驗(yàn)，但存在一些問題，隨后，課題組重新設(shè)計(jì)了軟件及硬件，所生產(chǎn)的ABS基本上己達(dá)到國(guó)外產(chǎn)品的性能。隨著車輛動(dòng)力學(xué)與控制理論研究的不斷深入，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、液壓技術(shù)和通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，可以預(yù)測(cè)ABS技術(shù)將向以下幾個(gè)方向發(fā)展。ABS正在向小型車普及，但作為附加的安全裝置，它會(huì)增加整車的重量并占據(jù)安裝空間，因此要求其體積和重量盡可能小。減小ABS體積的主要途徑有優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(如減小壓力調(diào)節(jié)器)及增加集成度。目前，經(jīng)過優(yōu)化的ABS己可將主缸、壓力調(diào)節(jié)器和電控單元集成為一體，從而大大減小了體積和成本。由于技術(shù)的不斷改進(jìn)，ABS的功能在不斷加強(qiáng)。ABS的作用是通過控制汽車的縱向制動(dòng)力來使汽車在制動(dòng)過程中保持最佳的縱向附著系數(shù)和較好的橫向附著系數(shù)，從而提高汽車的制動(dòng)性能、方向穩(wěn)定性和操縱性。與此相類似的是汽車驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)(ASR)，其作用是防止汽車在加速過程中打滑，以保證汽車加速時(shí)的方向穩(wěn)定性、操縱性，其控制機(jī)理仍然是通過控制縱向滑移率來控制縱向力，可見，ABS和ASR是密切相關(guān)的，因此常將它們結(jié)合在一起使用，構(gòu)成行使安全系統(tǒng)。這樣，它們可共用許多電子元件和系統(tǒng)部件來控制汽車車輪的運(yùn)動(dòng)，電子控制和保護(hù)裝置都被裝在同一個(gè)殼體內(nèi)。Bosch公司早在1987年就推出了ABS/ASR防滑控制系統(tǒng)。1996年，Bosch公司提出了車輛動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)(VDC)的概念，在ABS/ASR的基礎(chǔ)上，加入側(cè)向穩(wěn)定性控制等新內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)全工況內(nèi)的汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)最佳[4]。1.3汽車ABS結(jié)構(gòu)與工作原理1.3.1傳感器汽車ABS輪速傳感器是ABS的信息感知元件，為了防止車輪抱死，控制程序必須知道單個(gè)車輪的實(shí)時(shí)速度。只有取得準(zhǔn)確的車輪速度或加速度信號(hào)，控制系統(tǒng)ECU才能知道什么時(shí)候下達(dá)卸壓指令，什么時(shí)候下達(dá)保壓指令，什么時(shí)候下達(dá)增壓指令，從而使車輪不致抱死，并不斷減速直到停止，如圖1.1。圖1.1ABS輪速傳感器實(shí)時(shí)性ABS的防抱死控制大約在5-7ms就完成一個(gè)循環(huán)，因而對(duì)輪速處理過程的實(shí)時(shí)性要求就更高了。系統(tǒng)取得輪速所花的時(shí)間分為硬件轉(zhuǎn)換時(shí)間和軟件計(jì)算時(shí)間。這兩者之間又以軟件時(shí)間的開銷為大。最極端的情況是一個(gè)循環(huán)的時(shí)間都花在了輪速的計(jì)算上。由于有著這樣的限制，輪速算法不可能設(shè)計(jì)得很復(fù)雜。ABS輪速的精度對(duì)其以后的輪加減速度和參考車速的計(jì)算精度影響很大。所以輪速算法應(yīng)能對(duì)輪速原始信號(hào)中的粗大誤差加以識(shí)別、剔除，或者抑制粗大誤差的影響。實(shí)用的輪速算法采用測(cè)量脈沖的寬度，經(jīng)過數(shù)字濾波，從而對(duì)輪速的結(jié)果進(jìn)行合理性的判斷修正。1.3.2電子控制單元ABS的電子控制單元(ElectronicControlUnit)，簡(jiǎn)稱ECU。它的主要作用是接收輪速傳感器等輸入信號(hào)，計(jì)算出輪速、參考車速、車輪減速度、滑移率等，并進(jìn)行判斷，輸出控制指令，控制制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器等進(jìn)行工作。ECU一般由以下幾個(gè)基本電路：輪速傳感器的輸入放大，整形電路、運(yùn)算電路、電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、回油泵驅(qū)動(dòng)電路、穩(wěn)壓電源、電源監(jiān)控電路和故障診斷電路。大多數(shù)電子控制單元是以微處理器為基礎(chǔ)，采用專用集成電路，一般至少有一個(gè)微處理器來確?？焖?、可靠地處理數(shù)據(jù)，如圖1.2。圖1.2ABS電子控制單元1.3.3壓力調(diào)節(jié)單元壓力調(diào)節(jié)單元(HydraulicControlUnit)，簡(jiǎn)稱HCU，是ABS中的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也是ABS液壓系統(tǒng)的核心部件，如圖1.3所示。其作用接受ABS電子控制單元的指令，驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器中的電磁閥動(dòng)作(或油泵電機(jī)動(dòng)作)，實(shí)現(xiàn)輪缸壓力的調(diào)節(jié)。其結(jié)構(gòu)原理及性能特征對(duì)ABS的控制性能產(chǎn)生及其重要的影響。圖1.3ABS液壓調(diào)節(jié)單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)HCU要按既定的壓力控制模式，有效地對(duì)制動(dòng)壓力實(shí)施控制，又必須滿足以下基本要求：通常助力式和動(dòng)力式液壓制動(dòng)系的促動(dòng)時(shí)間為0.36s。ABS的促動(dòng)時(shí)間應(yīng)小于上述時(shí)間。目前，典型HCU的反應(yīng)時(shí)間僅為0.01s，而ECU每秒可進(jìn)行200次左右計(jì)算。一般來講，HCU的頻率為5～10次/秒時(shí)，即可達(dá)到使用要求。HCU對(duì)制動(dòng)壓力實(shí)施有效控制，應(yīng)使增壓和減壓速率適當(dāng)。壓力調(diào)節(jié)速率決定了制動(dòng)器摩擦力矩的調(diào)節(jié)速率和控制過程中加、減速度的大小。加、減速度絕對(duì)值小，則制動(dòng)效能低下；加、減速度絕對(duì)值大，會(huì)使ABS難以控制，此時(shí)不僅影響制動(dòng)效能，而且會(huì)使車輛制動(dòng)時(shí)舒適性降低?？梢妷毫φ{(diào)節(jié)速率是否得當(dāng)，將影響ABS控制質(zhì)量。合理的制動(dòng)壓力取決于路面條件、氣象條件、車輛類別及承載情況等。制動(dòng)壓力波動(dòng)不宜太大，否則制動(dòng)摩擦力矩波動(dòng)范圍大，路面制動(dòng)力波動(dòng)范圍也增大，會(huì)使車輛傳動(dòng)系的沖擊損傷也大。并且過大的制動(dòng)壓力波動(dòng)會(huì)引起制動(dòng)管路的震動(dòng)，影響ABS的控制效果。HCU主要有電磁閥、蓄能器、回油泵，以及一些輔助液壓閥等構(gòu)成。它與ECU封裝在一起。HCU中共有4對(duì)用于防抱死制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)的高速開關(guān)電磁閥。每對(duì)高速開關(guān)閥又由一個(gè)常開閥(又稱加壓閥)和一個(gè)常閉閥(又稱減壓閥)組成。每對(duì)電磁閥對(duì)一個(gè)控制通道進(jìn)行獨(dú)立防抱死制動(dòng)壓力控制。4個(gè)常開閥分別設(shè)置在制動(dòng)主缸兩腔和液壓助力室至各制動(dòng)輪缸的制動(dòng)管路中；而另4個(gè)常閉閥分別設(shè)置在各個(gè)制動(dòng)輪缸至蓄能器的制動(dòng)液通路中。在防抱死制動(dòng)過程中，通過HCU電磁閥的開關(guān)動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)壓力的調(diào)節(jié)。通常在制動(dòng)開始時(shí)，系統(tǒng)中的各電磁閥均不通電，常開閥和常閉閥都處于斷電狀態(tài)，常開閥開啟，常閉閥關(guān)閉，主缸的高壓制動(dòng)液經(jīng)常開閥進(jìn)入制動(dòng)輪缸而不能進(jìn)入蓄能器。HCU從結(jié)構(gòu)上保證各制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力與制動(dòng)踏板行程，以及制動(dòng)踏板力成比例關(guān)系，隨著制動(dòng)壓力的增加，輪速迅速降低而趨于抱死狀態(tài)時(shí)，ECU根據(jù)輸入的輪速信號(hào)判斷出系統(tǒng)下一個(gè)控制周期應(yīng)進(jìn)入減壓狀態(tài)，常開閥和常閉閥都通電，常開閥關(guān)閉，常閉閥打開，輪缸內(nèi)的制動(dòng)液經(jīng)常閉閥進(jìn)入蓄能器；隨著制動(dòng)壓力的降低，當(dāng)輪速逐漸恢復(fù)到一定值時(shí)，ECU判斷出當(dāng)前需要處于保壓狀態(tài)，常開閥通電，常開閥關(guān)閉，常閉閥斷電，輪缸中的制動(dòng)液被封閉在兩個(gè)電磁閥之間?；赜捅玫淖饔檬菍⑿钅芷髦械闹苿?dòng)液泵回主缸。經(jīng)過這樣幾個(gè)控制循環(huán)，汽車就完成制動(dòng)過程，達(dá)到減速停車的目的。1.3.4A汽車在行駛過程中，車輪在路面上的縱向運(yùn)動(dòng)可有滾動(dòng)與滑動(dòng)兩種形式，車輪相對(duì)于路面的滑動(dòng)又可分為滑移與滑動(dòng)兩種形式.試驗(yàn)表明，當(dāng)輪胎在路面上滑移時(shí)，將改變輪胎與地面間的附著系數(shù)，因而也改變了汽車的制動(dòng)力。隨著制動(dòng)壓力的升高，在與輪速旋轉(zhuǎn)相反的方向上將產(chǎn)生地面制動(dòng)力矩，輪速開始減小，隨著制動(dòng)力的增加，車輪開始產(chǎn)生滑移，車輪滾動(dòng)的成份越來越少，而滑動(dòng)的成份越來越多，一般用滑移率S來描述制動(dòng)時(shí)車輪的滑移程度，如公式（1.4）。(1.4)式中，V—汽車行駛速度；S—滑移率；ω—車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ABS的產(chǎn)生離不開前人對(duì)路面特性的研究。隨著人們對(duì)輪胎與路面間的互相作用機(jī)理和輪胎動(dòng)力學(xué)認(rèn)識(shí)的不斷加深，在研究中得到了如圖1.5所示的路面附著系數(shù)μ與車輪滑移率S的關(guān)系。在輪胎和地面的接觸面上還存在著另一個(gè)摩擦力，它作用在車輪的側(cè)向，稱為側(cè)向附著力。側(cè)向附著力越大汽車的方向穩(wěn)定性就越好。汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤使車輪產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)角，相應(yīng)的產(chǎn)生了側(cè)向附著力，使汽車持續(xù)曲線運(yùn)動(dòng)。決定側(cè)向附著力大小的摩擦系數(shù)稱為側(cè)向附著系數(shù)，側(cè)向附著系數(shù)隨滑移率的增大而減小。側(cè)向附著系數(shù)縱向附著系數(shù)Sc滑移率S側(cè)向附著系數(shù)縱向附著系數(shù)Sc滑移率S圖1.5車輪滑移率與路面附著系數(shù)的關(guān)系由圖1.5可知，隨著制動(dòng)力的增加，車輪的滑移率也在不斷增加，隨著滑移率S的增加，縱向附著系數(shù)會(huì)達(dá)到一個(gè)峰值點(diǎn)μh，其對(duì)應(yīng)的滑移率為Sc。當(dāng)滑移率繼續(xù)增加到S>Sc時(shí)，縱向附著系數(shù)開始減小，當(dāng)S＝100％時(shí)，即車輪抱死拖滑，縱向附著系數(shù)降低到最小值μg，這時(shí)地面制動(dòng)力最小，導(dǎo)致制動(dòng)距離增加。由圖2.1可看出，隨著滑移率的增加，側(cè)向附著系數(shù)在不斷減小，當(dāng)S＝100％時(shí)，汽車抗側(cè)向干擾的能力接近于零。在傳統(tǒng)制動(dòng)的情況下，汽車緊急制動(dòng)時(shí)極易發(fā)生車輪抱死，即滑移率S＝100％，這樣不但沒有充分利用路面提供的縱向附著力，導(dǎo)致制動(dòng)距離加長(zhǎng)，而且更為嚴(yán)重的是，此時(shí)側(cè)向附著系數(shù)非常小，抗側(cè)滑能力非常低，也幾乎喪失了轉(zhuǎn)向能力[5]。如果汽車此時(shí)受到很小的側(cè)向干擾(如汽車重力的橫向分力、路面不平整產(chǎn)生的橫向力、橫向風(fēng)力等)，就有可能使汽車發(fā)生側(cè)向滑動(dòng)，跑偏或者甩尾掉頭等危險(xiǎn)工況。另外，如果制動(dòng)時(shí)車輪經(jīng)常抱死，會(huì)加劇輪胎的摩損，大大降低輪胎的使用壽命。汽車ABS通過自動(dòng)調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩，使滑移率保持在最佳滑移率Sc附近，充分利用了輪胎與路面的附著能力，提高了制動(dòng)性能，縮短了制動(dòng)距離，同時(shí)又保持了較大的側(cè)向附著系數(shù)，提高了汽車的抗側(cè)滑能力和轉(zhuǎn)向能力，防止制動(dòng)過程中側(cè)滑、跑偏和甩尾現(xiàn)象的發(fā)生，保證制動(dòng)時(shí)的安全性，減少交通事故的發(fā)生。1.4AMESIM在汽車防抱死技術(shù)方面應(yīng)用汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)涉及到自動(dòng)化、機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、電、磁以及熱等多學(xué)科領(lǐng)域的集成和相互作用，為了準(zhǔn)確地仿真此類系統(tǒng)，就需要適合系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的仿真平臺(tái)。AMESim(AdvancedModelingEnvironmentforSimulationsofengineeringsystem)是法國(guó)IMAGINE公司自1995年推出的一種新型的高級(jí)建模仿真軟件。AMESIM系統(tǒng)仿真平臺(tái)，提供了系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的完整環(huán)境和多學(xué)科領(lǐng)域系統(tǒng)的各類模型庫，包括控制應(yīng)用庫、機(jī)械應(yīng)用庫、流體應(yīng)用庫、電磁應(yīng)用庫、熱分析應(yīng)用庫以及內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用庫等。所有的應(yīng)用庫都提供了將信號(hào)端轉(zhuǎn)換成為結(jié)構(gòu)化的多通口功能模塊，方便工程師利用方塊圖靈活、迅速地建立物理系統(tǒng)的模型1.5研究的主要內(nèi)容1、建立ABS液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，表示出所要建立模型對(duì)象的組成及工作過程的各個(gè)環(huán)節(jié)。2、從AMESIM模型庫中選取液壓元件模型，按照工作原理連接各個(gè)元件，對(duì)ABS液壓系統(tǒng)進(jìn)行增壓、減壓，保壓種狀態(tài)下的仿真。分析ABS液壓系統(tǒng)響應(yīng)特性，及影響參數(shù)。3、通過對(duì)ABS原理的深入研究，對(duì)制動(dòng)過程的深入分析以及對(duì)多種控制方法特點(diǎn)的分析，在MATLAB/Simulink中搭建ABS模型，將ABS對(duì)整車的性能影響進(jìn)行仿真，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析來證明方法的可行性。第2章ABS液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模2.1車輛模型2.1.1單輪車輛模型目前，常用的車輛模型主要有一般車輛模型、四輪車輛模型、雙輪車輛模型[10]以及單輪車輛模型。為簡(jiǎn)化研究問題，選用的車輪動(dòng)力學(xué)模型為單輪車輛模型，因?yàn)榇四Ｐ椭灰枋龅氖街苿?dòng)性能，適合于汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行制動(dòng)性能分析，同時(shí)也可簡(jiǎn)化問題。車輛受力分析如圖2.4所示。車輛運(yùn)動(dòng)方程：(2.1)車輪運(yùn)動(dòng)方程：(2.2)車輪縱向摩擦力：(2.3)定義滑移率為：FxNTbVMFxNTbVM圖2.4單輪車輛模型式中，M－汽車的質(zhì)量；V－汽車的速度；Fx－地面制動(dòng)力；I－車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；ω－車輪角速度；r－車輪滾動(dòng)半徑；Tb－制動(dòng)力矩；Tg－輪胎和地面間的制動(dòng)力矩；μ－附著系數(shù)；N－車輪對(duì)地面法向反力根據(jù)車輛的運(yùn)動(dòng)方程（2.1），（2.2），（2.3）建立Simulink仿真模型，輸入位置動(dòng)力和縱向附著系數(shù)，輸出為車輛速度、車輪轉(zhuǎn)速及制動(dòng)距離，仿真模型如圖2.5所示。圖2.5單輪車輛Simulink模型2.2簡(jiǎn)化的四輪車輛模型忽略車輛側(cè)傾的影響，將簧上質(zhì)量、簧下質(zhì)量合為車輛整體質(zhì)量，忽略輪胎的滾動(dòng)阻力和車輛風(fēng)阻，考慮車輛縱向、橫向、繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和四個(gè)車輪繞其旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，為研究方便，假定制動(dòng)過程中前輪轉(zhuǎn)向角為零，前后車輪幾何中心在同一軸線上，橫擺過程中兩輪上的附著系數(shù)不變，令車輛坐標(biāo)系原點(diǎn)與汽車質(zhì)心重合[9]，可建立一個(gè)7自由度的四輪車輛模型。由公式（2.6）可得在制動(dòng)過程中的整車動(dòng)力學(xué)方程為：(2.6)式中,Vx－汽車縱向速度；Vy－汽車橫向速度；第一個(gè)下標(biāo)f－汽車前輪；第一個(gè)下標(biāo)r－汽車后輪；第二個(gè)下標(biāo)f－汽車左輪；第二個(gè)下標(biāo)r－汽車右輪；rdF－汽車前輪滾動(dòng)半徑；rdR－汽車后輪滾動(dòng)半徑；Tbxx－車輪上的制動(dòng)力；M－整車質(zhì)量；a－質(zhì)心到前軸的距離；b－質(zhì)心到后軸的距離；Iz－整車轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；Ixx－車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；作為整車模型，還應(yīng)考慮汽車在縱向加速度和橫向加速度下引起的載荷轉(zhuǎn)移考慮到這些因素，作用在各個(gè)車輪上的垂直載荷如公式（2.7）。(2.7)式中，g—重力加速度；hg—汽車質(zhì)心高度；L—前后軸距離；c—車輛輪距2.3制動(dòng)系統(tǒng)液壓元件模型制動(dòng)液壓系統(tǒng)主要由制動(dòng)主缸、輪缸，電磁閥組成，制動(dòng)防抱死液壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是改善制動(dòng)效能縮短制動(dòng)距離；充分利用橫向附著系數(shù)，防止側(cè)滑改善汽車制動(dòng)時(shí)的方向操縱性能；減小輪胎的局部磨損；減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高乘客的乘坐舒適性和安全性。由于ABS是一種快速反應(yīng)機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性起著至關(guān)重要的作用。2.3雷諾數(shù)是個(gè)無量綱比值，它代表慣性力與粘性力之比，但雷諾數(shù)較小支配流動(dòng)的主要因素是粘性力。雷諾數(shù)其定義如下：(2.8)—液體密度(Kg/m3)；—液體的平均流速(m/s)；—不同流動(dòng)狀態(tài)下的特征尺寸；—液體絕對(duì)粘度(Pa)2.3液體流動(dòng)狀態(tài)為層流狀態(tài)，通過閥體的體積流量：(2.9)—通過閥體的體積流量(m3)；—層流時(shí)閥口流量系數(shù)；—閥口截面積(m2)；—液體密度(Kg/m3)；—閥口兩端壓力差；—層流系數(shù)；—雷諾數(shù)絕對(duì)粘度與液體密度的比值稱為運(yùn)動(dòng)粘度，其定義為：(2.10)—流體的運(yùn)動(dòng)粘度(m2/s)；—流體的絕對(duì)粘度；—流體的密度(Kg/m3)2.3.3(2.11)—制動(dòng)主缸中壓力；ksp—制動(dòng)主缸中回位彈簧剛度2.3真空助力器閥口中的氣體流動(dòng)可以看作是氣體在噴嘴中的流動(dòng)，假定氣體為理想氣體，在真空助力器閥口中的氣流速度遠(yuǎn)大于氣體與外界進(jìn)行熱交換的速度，氣體流過時(shí)的能量損失遠(yuǎn)小于它具有的總能量，可以忽略。因此，真空助力器閥口中的氣體流動(dòng)可視為等熵流動(dòng)。真空助力器閥口中的氣流為亞聲流速狀態(tài)。這時(shí)以聲速傳播的外界壓力擾動(dòng)波能達(dá)到和傳出口界面去影響口內(nèi)的流動(dòng)。此時(shí)通過閥口的氣體流量為：(2.12)—流過閥口截面積的流量(m3/h)；—閥口流通截面的有效面積(mm2)；—閥口上游絕對(duì)壓力(Pa)；—絕對(duì)溫度(K)；2.3.5制動(dòng)(2.13)i—分別代表四個(gè)車輪的制動(dòng)輪缸；Q2i+1—流入電磁閥的流量；Q2i—流出電磁閥的流量2.3.6(2.14)—?dú)怏w質(zhì)量；—初始?xì)怏w壓力；—初始?xì)怏w體積；—?dú)怏w體積；—?dú)怏w常量；—初始?xì)怏w質(zhì)量2.3(2.15)—葉片寬度；—轉(zhuǎn)子和定子間的偏心量；—定子內(nèi)徑制動(dòng)開始時(shí)（不考慮油液的可壓縮性），由流量連續(xù)方程可求得活塞的運(yùn)動(dòng)速度為：(2.16)—油缸作用面積設(shè)制動(dòng)器的間隙為S0，則消除間隙所需時(shí)間為td。即制動(dòng)器響應(yīng)滯后時(shí)間。(2.17)進(jìn)入制動(dòng)輪缸的油液會(huì)呈現(xiàn)三種狀態(tài)：增壓，保壓，減壓a.增壓變化規(guī)律：(2.18)VD—油缸及管路容積—油液的體積彈性模量在增壓過程，制動(dòng)缸體積變化情況：(2.19)b.減壓的變化規(guī)律：在減壓過程，由制動(dòng)缸排除的油液為：(2.20)PR—回油壓力;油缸壓力下降變化率為：(2.21)c.保壓時(shí)的變化規(guī)律為：(2.22)將三種狀態(tài)按統(tǒng)一的公式描述，并進(jìn)行線性化處理，有增壓減壓(2.23)保壓k0—閥的顯性化系數(shù)由油壓的變化所引起的車輪上制動(dòng)力矩的變化為：(2.24)kb—是與制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和線性化系數(shù)k0有關(guān)的常數(shù)2.4本章小結(jié)本章主要建立了單輪車輛模型和簡(jiǎn)化的四輪車輛模型，并進(jìn)行了受力分析，求解出車輛運(yùn)動(dòng)方程、車輪運(yùn)動(dòng)方程、車輪縱向摩擦力方程。并且建立了ABS液壓系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，包括制動(dòng)主缸、輪缸、蓄能器、回油泵等液壓系統(tǒng)元件模型，汽車液壓制動(dòng)系統(tǒng)的建模比較真實(shí)全面地反映了防抱死制動(dòng)系統(tǒng)中執(zhí)行元件特性，所建立的微分方程組，通過求解，可以應(yīng)用于實(shí)際參數(shù)下的ABS模擬系統(tǒng)。第3章基于AMESIM的ABS液壓系統(tǒng)建模3.1AMESIM簡(jiǎn)介3.1.1AMESIM軟件功能簡(jiǎn)介AMESim（AdvancedModelingandSimulationEnvironmentforSystemsEngineering）是世界著名的工程系統(tǒng)高級(jí)建模與仿真平臺(tái)，它提供了一個(gè)系統(tǒng)級(jí)工程設(shè)計(jì)的完整平臺(tái)，使得用戶可以在單一的平臺(tái)上建立復(fù)雜的一維多學(xué)科領(lǐng)域的機(jī)電液一體化系統(tǒng)模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真計(jì)算和深入的分析[12]。工程師在一個(gè)基于工程應(yīng)用的AMESim友好環(huán)境下可研究任何元件或者系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。AMESim的圖形化用戶界面使得用戶可以在完整的應(yīng)用模型庫中選擇需要的模塊來構(gòu)建復(fù)雜各種系統(tǒng)的模型。建模仿真過程一般分為四個(gè)步驟：構(gòu)建方案的模型；選擇模型復(fù)雜程度；設(shè)定模型的參數(shù)；仿真計(jì)算分析。而且簡(jiǎn)便易用的操作使得用戶可以迅速有效地進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)。大量的用戶群使得AMESim已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的車輛，發(fā)動(dòng)機(jī)，越野設(shè)備，航天航空，船舶，軌道交通，冶金設(shè)備，海洋工程以及重型設(shè)備等工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的多學(xué)科專業(yè)，包括控制、流體、機(jī)械、熱分析、電、磁以及能源等復(fù)雜工程系統(tǒng)建模與仿真的首選平臺(tái)[11]。工程設(shè)計(jì)師完全可以應(yīng)用集成的一整套AMESim應(yīng)用模型庫來設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)或一個(gè)流體元件，所有的這些來自不同物理領(lǐng)域的模型都是經(jīng)過嚴(yán)格的測(cè)試和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的[13]。AMESim使得工程師迅速達(dá)到建模仿真的最終目標(biāo),分析和優(yōu)化工程師的設(shè)計(jì)，從而幫助用戶降低開發(fā)的成本和縮短開發(fā)的周期。AMESIM液壓元件設(shè)計(jì)庫包含了機(jī)液系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)單元模塊，它被看作是液壓元件建模的工程語言，可以對(duì)噴油器、液壓錘、柱塞泵、葉片泵、半主動(dòng)緩沖器以及其他類型的液壓閥建模。由于是基于結(jié)構(gòu)單元建模，因此可以非常直接和直觀地理解模型層次。AMESIM液壓元件設(shè)計(jì)庫通過細(xì)分結(jié)構(gòu)單元來處理液壓元件的多樣性，使工程師可以用最少的圖標(biāo)和單元模塊來構(gòu)建最多的工程系統(tǒng)模型，齊全的分析工具、多種仿真運(yùn)行模式以及開放的結(jié)構(gòu)，使得AMESim在汽車液壓系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)及車輛熱分析等方面都有很好的應(yīng)用，并在法國(guó)雷諾、雪鐵龍汽車的設(shè)計(jì)過程中有過實(shí)際應(yīng)用，是目前國(guó)際上流行的汽車設(shè)計(jì)及仿真方面的理想工具。3.2ABS液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)ABS液壓系統(tǒng)主要由主缸、輪缸，控制閥組成。制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器串聯(lián)在制動(dòng)主缸和輪缸之間，通過電磁閥直接或間接地控制輪缸的制動(dòng)壓力，此系統(tǒng)屬于循環(huán)式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器，電磁閥的開關(guān)根據(jù)傳感器測(cè)得的輪速信號(hào)與車速信號(hào)，ECU經(jīng)過處理得出控制信號(hào)，控制相應(yīng)的電磁閥，通過改變電磁閥的開啟或關(guān)閉，來調(diào)節(jié)各制動(dòng)輪缸實(shí)施制動(dòng)壓力。具體的ABS液壓系統(tǒng)工作過程分析：1、常規(guī)制動(dòng)過程：電磁閥不通電，增壓閥常開，減壓閥常閉。主缸和輪缸管路相通，制動(dòng)主缸可隨時(shí)控制制動(dòng)壓力的增減，此時(shí)回液泵不工作。2、減壓過程：控制器發(fā)出控制指令，增壓閥關(guān)閉，減壓閥開啟。制動(dòng)主缸和制動(dòng)輪缸的通路被截?cái)?，制?dòng)輪缸和蓄能器接通，輪缸的制動(dòng)液流入蓄能器，制動(dòng)壓力降低。與此同時(shí)，ABS電機(jī)帶動(dòng)回液泵工作，把流回蓄能器的制動(dòng)液加壓送回制動(dòng)主缸。3、保壓過程：控制器發(fā)出控制指令，增壓閥關(guān)閉，減壓閥關(guān)閉。所有通路都被截?cái)啵苿?dòng)器制動(dòng)壓力保持不變。4、增壓過程：控制器對(duì)電磁閥斷電后，增壓閥開啟，減壓閥關(guān)閉。制動(dòng)主缸和制動(dòng)輪缸再次接通，制動(dòng)主缸的高壓制動(dòng)液再次進(jìn)入制動(dòng)輪缸，增加制動(dòng)壓力。增壓和減壓的速度可直接通過調(diào)節(jié)增壓閥和減壓閥的進(jìn)、出油口開啟程度來控制。3.2.1AM1、依據(jù)ABS的工作原理，從AMESim模型庫中選取合適元件并按照原理圖連接好。2、設(shè)定ABS液壓系統(tǒng)參數(shù)，如制動(dòng)液的體積模量、密度、動(dòng)力黏度和工作溫度等，定義各個(gè)液壓元件的關(guān)鍵尺寸與內(nèi)部參數(shù)。3、設(shè)定仿真參數(shù)，運(yùn)行仿真，查看結(jié)果。3.3ABS系統(tǒng)模型的AMESim實(shí)現(xiàn)3.3.1車輛ABS模型根據(jù)ABS液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，在AMESim中搭建出單輪車輛ABS液壓系統(tǒng)模型，如圖3.1所示。圖中模型包括：ECU即信號(hào)處理裝置，PID控制裝置，線性信號(hào)源，信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，助力器，液壓調(diào)節(jié)器，制動(dòng)主缸，制動(dòng)輪缸。模型的工作原理如下:在系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)后，首先由控制信號(hào)源提供工作信號(hào)，ECU根據(jù)控輪速信號(hào)進(jìn)行控制，系統(tǒng)制動(dòng)輪缸模型進(jìn)入增壓狀態(tài)。此狀態(tài)制動(dòng)輪缸中制動(dòng)壓力持續(xù)上升，增壓持續(xù)一定時(shí)間后，由控制信號(hào)源對(duì)系統(tǒng)提供工作信號(hào)，系統(tǒng)進(jìn)入減壓狀態(tài)。圖3.1ABS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.3.液壓ABS系統(tǒng)主要由控制器(ECU)、液壓調(diào)節(jié)器和輪速傳感器3部分所組成。其工作性能的好壞不僅與控制器的控制邏輯和傳感器有關(guān)，還與液壓調(diào)節(jié)器的性能密切相關(guān)。在確?？刂破骱蛡鞲衅餍阅艿臈l件下，ABS系統(tǒng)的性能由液壓調(diào)節(jié)器決定。如圖3.2。圖3.2液壓調(diào)節(jié)器AMESIM模型液壓調(diào)節(jié)器作為ABS系統(tǒng)的重要組成部分，它的性能好壞直接影響ABS的制動(dòng)效果。因而研究和評(píng)價(jià)ABS液壓調(diào)節(jié)器是十分重要的，下面由以上元件依照實(shí)際工作原理連接，組成ABS液壓調(diào)節(jié)模型。3.3.3控制器模型對(duì)于防抱死控制系統(tǒng)，首先應(yīng)該確定期望滑移率。理論上取最優(yōu)滑移率點(diǎn)作為期望滑移率，選取AMESIM軟件中的控制信號(hào)單元，搭建控制單元模型，將滑移率轉(zhuǎn)化為車速與輪速的差值。由于所采用的PID控制算法是不依賴于數(shù)學(xué)模型的，所以為得到最優(yōu)的PID控制效果就要對(duì)參數(shù)進(jìn)行整定，其目的是使系統(tǒng)獲得滿意的制動(dòng)效果，即系統(tǒng)穩(wěn)定，對(duì)給定量變化能迅速跟蹤，不同干擾下，系統(tǒng)輸出能保持給定值，控制性能保持穩(wěn)定。如圖3.3、3.4。圖3.3控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型圖3.4AMESIM超級(jí)元件模型3.3.4為了提高汽車行駛的安全性，根據(jù)交通法的要求，現(xiàn)代汽車的行車制動(dòng)系統(tǒng)都采用了雙回路制動(dòng)系統(tǒng)，采用了串列雙腔主缸。本文也采用了串列雙腔主缸模型，主缸的AMESim模型如圖3.5所示。首先在草圖模式(SketchMode)中根據(jù)主缸的物理結(jié)構(gòu)，和其物理意義，選擇合適的元件，構(gòu)建出主缸的AMEsim模型，主要包括液壓元件設(shè)計(jì)庫中的活塞缸子元件，帶彈簧的活塞缸子元件和考慮摩擦的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量塊子元件等，然后再進(jìn)入子模型模式為各元件選擇合適的子模型，再進(jìn)入?yún)?shù)模式，根據(jù)主缸的實(shí)際結(jié)構(gòu)確定相應(yīng)子模型的參數(shù)，前、后缸活塞直徑22.2mm；前、后缸活塞桿徑3.25mm；前缸運(yùn)動(dòng)部件等效質(zhì)量0.3kg；后缸運(yùn)動(dòng)部件等效質(zhì)量0.2kg；后缸彈簧剛度3.8N/mm，設(shè)置完參數(shù)之后就可以進(jìn)入運(yùn)行模式進(jìn)行模型仿真。圖3.5制動(dòng)主缸模型3.3.5制動(dòng)器采用鉗盤式制動(dòng)器。在防抱死制動(dòng)過程中，制動(dòng)壓力的反復(fù)變化，使輪缸活塞的受力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不斷變化，因此在建立輪缸活塞模型時(shí)，應(yīng)考慮動(dòng)態(tài)特性的影響，圖3.6為輪缸模型。圖3.6制動(dòng)輪缸模型根據(jù)輪缸的結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型，在AMESim中搭建輪缸的模型，該模型包括機(jī)械模塊庫中的一個(gè)接觸式彈簧阻尼系統(tǒng)，線性彈簧系統(tǒng)和液壓元件設(shè)計(jì)庫中的活塞缸以及考慮摩擦的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量塊，輪缸活塞直徑54mm；輪缸活塞質(zhì)量0.4kg。3.3.調(diào)節(jié)器的增壓閥為常開閥，減壓閥為常閉閥，二者都為二位二通電磁閥，電磁閥自然頻率為50Hz，閥的阻尼比率為0.8，電磁閥最大流量2.5L/min，如圖3.7。增壓閥連接在從制動(dòng)主缸到制動(dòng)輪缸的管路中，減壓閥連接在制動(dòng)輪缸與低壓蓄能器之間。在防抱制動(dòng)過程中，通過上述的電磁閥開關(guān)切換，改變制動(dòng)液的通路，從而形成增壓、保壓和減壓3種壓力狀態(tài)。圖3.7電磁閥模型3.3.在液壓系統(tǒng)中，液壓泵把驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓系統(tǒng)中油液的壓力能，供系統(tǒng)使用。在此系統(tǒng)中選擇了葉片泵作為減壓回路的動(dòng)力源，葉片泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、涌動(dòng)平穩(wěn)、輸油均勻等優(yōu)點(diǎn)，通過葉輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力吸油的。泵排量為0.1cc/rev，泵的轉(zhuǎn)速為3000rev/min，如圖3.8。圖3.8液壓泵模型3.3.蓄能器在流體動(dòng)力系統(tǒng)中非常有用，它用來儲(chǔ)存能量、消除脈沖。此系統(tǒng)采用的是氣囊式蓄能器，目前應(yīng)用得最廣泛，它的主要結(jié)構(gòu)由充氣閥、殼體、皮囊和進(jìn)油閥組成，如圖3.9，氣囊被固定里面充滿惰性氣體。這種蓄能器可用于吸收由于液流速度和方向急劇變化所產(chǎn)生的液壓沖擊，使其壓力幅值大大減小，以避免造成元件損壞。圖3.9蓄能器模型3.4本章小結(jié)本章主要分析了ABS液壓系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，由電磁閥、液壓泵和蓄能器等共同組成液壓調(diào)節(jié)單元，并根據(jù)傳感器將車輪轉(zhuǎn)速和車速信號(hào)傳給給電子控制裝置，經(jīng)過計(jì)算得出控制信號(hào)，控制相應(yīng)的電磁閥、電動(dòng)泵和儲(chǔ)壓器等組成的制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置，通過制動(dòng)管路對(duì)各制動(dòng)輪缸實(shí)施制動(dòng)壓力的調(diào)節(jié)，使車輪制動(dòng)力始終保持在較好的制動(dòng)狀態(tài)。并運(yùn)用AMESim軟件根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際原理搭建了ABS系統(tǒng)模型，包括制動(dòng)主缸模型，輪缸模型和液壓調(diào)節(jié)器模型和控制器模型，AMESim的圖形化用戶界面使得用戶可以在完整的應(yīng)用模型庫中選擇需要的模塊來構(gòu)建復(fù)雜系統(tǒng)的模型。建模仿真過程分為四個(gè)步驟：構(gòu)建方案的模型；選擇模型復(fù)雜程度；設(shè)定模型的參數(shù)；仿真計(jì)算分析，為下一章的仿真提供了系統(tǒng)模型。第4章ABS液壓系統(tǒng)仿真4.1仿真車輛參數(shù)本文采用的是海域MB防抱死制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析，該車制動(dòng)系統(tǒng)為液壓驅(qū)動(dòng)、前盤后鼓制動(dòng)方式。盤式制動(dòng)器為浮鉗式制動(dòng)器，鼓式制動(dòng)器為領(lǐng)、從蹄式制動(dòng)器。駐車制動(dòng)采用手拉桿式機(jī)械制動(dòng)于后輪。具體參數(shù)見表4.1。利用AMESim軟件在液壓建模和動(dòng)態(tài)仿真方面的優(yōu)勢(shì)，模擬ABS實(shí)際工作過程，實(shí)現(xiàn)增壓、保壓及減壓工作過程的模擬。在實(shí)際工作過程中，對(duì)于調(diào)節(jié)器液壓特性有主要影響的是制動(dòng)液、制動(dòng)管路及控制閥(增、減壓閥)開度大小。選取AMESim控制庫的線性信號(hào)元件作為增減壓閥和ABS電機(jī)的控制源，仿真時(shí)間步長(zhǎng)設(shè)為0.001s，仿真時(shí)間設(shè)定為1s，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。表4.1車輛參數(shù)最大踏板力500(N)空氣阻力系數(shù)0.315轎車迎風(fēng)面積1.946(m2)車輪靜力半徑268(mm)前后制動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量前42(Kg.m),后20(Kg.m)輪缸活塞的直徑22.2(mm)制動(dòng)工作容積11.77(cm)制動(dòng)管路最大液壓12(MPa)制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比4.1制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)及主缸機(jī)械效率0.86增壓閥節(jié)流面積0.4mm2工作溫度39.85回油泵排量0.1cc/rev蓄能器容量3ml液壓介質(zhì)密度850kg/m3液壓介質(zhì)體積彈性模量17000bar4.2基于AMESIM汽車ABS液壓系統(tǒng)仿真4.2制動(dòng)力輸入為系統(tǒng)關(guān)鍵部分，作為系統(tǒng)的輸入，經(jīng)過信號(hào)放大裝置傳遞給系統(tǒng)，各個(gè)部件根據(jù)信號(hào)源的輸入量的大小，決定輸出的值所以尤為關(guān)鍵。因?yàn)檫@次主要仿真ABS液壓系統(tǒng)在增壓減壓情況，所以定義為3個(gè)階段，第一階段制動(dòng)力大小0～500null，第二階段為500～500null，第三階段為500～0null，每段仿真階段時(shí)間為0.5s。如圖4.2為制動(dòng)力仿真曲線。制動(dòng)力（N）制動(dòng)力（N）圖4.2制動(dòng)力曲線4.根據(jù)仿真結(jié)果得到整個(gè)仿真過程中制動(dòng)缸的壓力變化曲線，設(shè)定增壓、減壓信號(hào)輸出時(shí)間分別為0.5s，由圖4.3，4.4可以看到一組制動(dòng)壓力的增減曲線，在此模型的算法中得到的是一組非線性的壓力曲線，調(diào)整兩個(gè)電磁閥模塊的若干特征參數(shù)，可得到不同的制動(dòng)壓力響應(yīng)曲線和制動(dòng)液流量曲線，從而了解各參數(shù)對(duì)ABS液壓閥工作壓力動(dòng)態(tài)響應(yīng)和制動(dòng)液流量的影響。壓力(bar)壓力(bar)壓力(bar)壓力(bar)壓力(bar)壓力(bar)壓力(bar)壓力(bar)圖4.3制動(dòng)輪缸壓力曲線4.2.流量（L/min）流量（L/min）流量（L/min）流量（L/min）流量（L/min）流量（L/min）流量（L/min）流量（L/min）圖4.4各個(gè)制動(dòng)輪缸流量曲線4.2.制動(dòng)輪缸內(nèi)，單活塞桿缸進(jìn)、出油口的布置為缸筒固定，由于單桿活塞桿左右兩腔的有效工作面積不相等，因此，它在左右方向所產(chǎn)生的推力和速度不相等，液壓油進(jìn)入無桿腔，活塞開始不斷移動(dòng)，隨著腔內(nèi)壓力增大，活塞位移增加，隨著壓力不斷減小，工作腔內(nèi)活塞又逐漸向初始位置移動(dòng)。如圖4.5。位移（m）位移（m）位移（m）位移（m）位移（m）位移（m）位移（m）位移（m）圖4.5制動(dòng)輪缸活塞位移曲線以0.0s～0.1s一個(gè)循環(huán)為例分析，在0.00s～0.50s增壓過程中，增壓閥保持開啟，減壓閥保持關(guān)閉，液壓回路在回油泵的工作下，將液壓介質(zhì)導(dǎo)入制動(dòng)輪缸。輪缸流量在增壓閥開啟后，前期流量迅速增加，0.1s內(nèi)流量由0增至0.18L/min，輪缸體積得到快速的液壓介質(zhì)補(bǔ)充，輪缸壓力達(dá)到10bar；增壓后期輪缸壓力趨于飽和，流量降低，但液壓系統(tǒng)具有延遲現(xiàn)象，所以壓力有小幅上升，壓力可達(dá)到12bar。增壓過程中，減壓閥處于關(guān)閉狀態(tài)。0.5s～1.0s減壓過程中，增壓閥關(guān)閉，減壓閥打開，制動(dòng)輪缸中液壓介質(zhì)通過減壓閥流回回路，部分介質(zhì)儲(chǔ)存在蓄能器里，蓄能器內(nèi)液體迅速增加如圖4.6，減壓閥打開后，此時(shí)輪缸中的壓力處于高壓狀態(tài)，富余的介質(zhì)迅速建立流量，輪缸壓力急劇下降，減壓過程中，回油泵將液壓油泵回，如圖4.7，泵內(nèi)流量增加。此時(shí)蓄能器，一個(gè)作用是消除壓力的沖擊和脈動(dòng)，消除系統(tǒng)噪聲；另一個(gè)重要作用是儲(chǔ)存減壓所排出的液壓介質(zhì)，作為下次增壓的油源。流量（L/min）流量（L/min）流量（L/min）流量（L/min）圖4.6蓄能器流量變化曲線圖4.7回油泵流量變化曲線4.2.壓力控制回路是利用壓力控制閥作為回路主要控制元件，控制系統(tǒng)全局或系統(tǒng)局部壓力，以滿足執(zhí)行元件輸出壓力所需要的力或力矩要求的回路，ABS制動(dòng)液從制動(dòng)主缸流向各個(gè)制動(dòng)分缸，此ABS系統(tǒng)液壓管路中，左前輪、左后、右前右后輪管路長(zhǎng)度分別為5m，1.5m，4.75m，2.25。仿真曲線如圖4.8。流量（L/min）流量（L/min）流量（L/min）流量（L/min）流量（L/min）流量（L/min）流量（L/min）流量（L/min）圖4.8各個(gè)制動(dòng)管路流量4.3ABS液壓特性分析4.3.1受電磁閥的開關(guān)響應(yīng)能力、閥芯運(yùn)動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)管路長(zhǎng)度和壓力波傳播速度等因素的影響，在壓力狀態(tài)切換時(shí)輪缸的壓力對(duì)控制指令的響應(yīng)存在一定得滯后。從理論上對(duì)具體的滯后時(shí)間進(jìn)行標(biāo)定，不但復(fù)雜而且可信度低，所以，通過試驗(yàn)曲線來得到各切換動(dòng)作滯后時(shí)間的方法顯得更為方便。圖4.9為電磁閥輸入信號(hào)曲線，圖4.10為電磁閥切換時(shí)輪缸壓力的變化曲線。根據(jù)曲線可看出電磁閥切換滯后約25ms。壓力(bar)信號(hào)(null)壓力(bar)信號(hào)(null)圖4.9增壓閥信號(hào)輸入曲線圖4.10增壓閥壓力變化曲線4.3.2主缸的壓力不同，則常開閥口上下游得壓力差不同，輪缸的壓力增壓速率就不同，如圖4.11和4.12。主缸的壓力是由制動(dòng)踏板的行程(即駕駛員實(shí)施制動(dòng)時(shí)的操縱性)決定的，所以，對(duì)ABS車輛進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，要求駕駛員將制動(dòng)踏板踩到底，以保證輪缸增壓特性的穩(wěn)定性。壓力(bar)壓力(bar)圖4.11主缸壓力曲線圖4.12輪缸壓力曲線壓力(bar)壓力(bar)4.3.3制動(dòng)液的體積彈性模量和粘度對(duì)液壓系統(tǒng)的影響分析系統(tǒng)進(jìn)行增壓、減壓階段時(shí)調(diào)節(jié)器內(nèi)壓力變化情況。液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，分子間的內(nèi)聚力要阻止分子相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力，這種現(xiàn)象稱為液體的粘性。液體只有在流動(dòng)時(shí)才會(huì)呈現(xiàn)出粘性，液體的粘度隨液體的壓力變化而變化。對(duì)液壓油來說，壓力增大時(shí)，粘度增大；但是在一般液壓系統(tǒng)使用的壓力范圍內(nèi)，增大的數(shù)值很小，液壓油粘度對(duì)溫度的變化十分敏感。由圖，4.13，4.14，4.15看出壓力體積彈性模量10000pa，粘度42.5cp的制動(dòng)液表現(xiàn)的壓力曲線最為平滑，并且按照設(shè)定的增壓，保壓時(shí)間完成壓力變化，所以制動(dòng)液的體積彈性模量越小，粘度越小，調(diào)節(jié)器表現(xiàn)的液壓特性越好。壓力（bar）壓力（bar）圖4.13體積彈性模量20000pa粘度42.5cp壓力（bar）壓力（bar）圖4.14體積彈性模量10000pa粘度42.5cp壓力（bar）壓力（bar）圖4.15體積彈性模量10000pa粘度60cp4.3.4閥節(jié)流系數(shù)和通流面積對(duì)液壓系統(tǒng)的影響對(duì)系統(tǒng)在增壓，減壓階段時(shí)進(jìn)行分析，在液體流經(jīng)閥口時(shí)，通過改變節(jié)流口通流截面積的大小或通流通道的長(zhǎng)短來改變液阻，從而控制通過閥口德流量，閥口大小對(duì)流量穩(wěn)定性的控制質(zhì)量影響極大。通流截面積大，通道短，水力半徑大，通流能力強(qiáng)，孔口不容易被堵塞，流量穩(wěn)定行就好，最小穩(wěn)定流量越小；反之，流量穩(wěn)定性就差。由圖4.16，4.17，4.18看出，通流面積1mm2節(jié)流系數(shù)1.0時(shí)，壓力變化曲線比較正常，按照規(guī)定完成增壓，減壓過程。所以節(jié)流系數(shù)和通流面積越大，表現(xiàn)的液壓特性越好。容積（cm3容積（cm3）圖4.16通流面積0.4mm2節(jié)流系數(shù)1.0容積（cm3容積（cm3）圖4.17通流面積1mm2節(jié)流系數(shù)1容積（cm3容積（cm3）圖4.18通流面積1mm2節(jié)流系數(shù)0.4通過對(duì)ABS液壓控制系統(tǒng)中電磁閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)的研究，基于AMESIM軟件建立了系統(tǒng)仿真模型，并建立了系統(tǒng)中模塊的數(shù)學(xué)模型，為模型分析提供了理論依據(jù)。通過對(duì)制動(dòng)過程中制動(dòng)主缸、輪缸壓力變化情況和對(duì)幾組不同電磁閥通流面積、節(jié)流系數(shù)的分析，可以得到不同制動(dòng)液體積模量、粘度和不同的電磁閥參數(shù)對(duì)系統(tǒng)工作壓力動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響，進(jìn)而可以使設(shè)計(jì)者能夠方便合理的設(shè)計(jì)ABS系統(tǒng)中的關(guān)鍵參數(shù)。4.4基于Simulink車輛制動(dòng)過程分析Simulink是MATLAB的一個(gè)附加組件，為用戶提供建模和仿真的平臺(tái)[17]。它是一種用來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真的軟件工具。Simulink是采用模塊組合的方法來創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的計(jì)算模型，其特點(diǎn)是快速準(zhǔn)確。根據(jù)第三章建立的單輪車輛Simulink模型進(jìn)行分析如圖4.19。圖4.19單輪車輛Simulink模型通過仿真，可以得到車輛制動(dòng)時(shí)有、無ABS作用下的制動(dòng)時(shí)間的差別，當(dāng)汽車以70Km/h的速度做減速行駛時(shí)，可將實(shí)際的車體速度v折算為此時(shí)車輪所對(duì)應(yīng)的角速度QUOTEr,在實(shí)際情況中，由于制動(dòng)力的存在，車輪并沒有做純滾動(dòng)，而是以QUOTEr做滑動(dòng)滾動(dòng)，此時(shí)的QUOTEr總是小于v,這與仿真出來的結(jié)論是一致的如圖4.21。圖4.20有ABS作用時(shí)的滑移率曲線圖4.21有ABS作用時(shí)的車速與輪速曲線在車輛制動(dòng)模型中，將控制信號(hào)的值分別設(shè)置為1和0，就可到車輛在有、無ABS作用下的滑移率和車輪角速度曲線。從圖4.21中可以看出，在有ABS作用時(shí)，車輪的角速度并不是很快下降直至抱死，而是隨著v緩慢下降，從而大大減少了車輪抱死的可能性，從滑移率曲線上看，在有ABS的作用時(shí)，滑移率控制在0.2左右，使附著系數(shù)保持在最大值附近；而無ABS作用時(shí)，滑移率很快上升到最大值，使附著系數(shù)急劇下降如圖4.23。而滑移率在0.2附近時(shí)，可以提供這與大的附著系數(shù)，從而提供最大的地面制動(dòng)力，這時(shí)保持車輛行駛的穩(wěn)定性有實(shí)際意義。圖4.22無ABS作用時(shí)的滑移率曲線圖4.23無ABS作用車速與輪速曲線通過Simulink平臺(tái)對(duì)車輛制動(dòng)時(shí)進(jìn)行了分析，得到汽車的制動(dòng)穩(wěn)定性與ABS裝置的密切關(guān)系。在急剎車時(shí)ABS能夠防止車輪鎖死，并適應(yīng)輪胎和路面之間的摩擦系數(shù)，制動(dòng)穩(wěn)定的制動(dòng)力，以保證制動(dòng)時(shí)車輛的穩(wěn)定性。4.5本章小結(jié)試驗(yàn)結(jié)果表明，輪缸的壓力狀態(tài)切換過程存在一定的滯后，滯后特性對(duì)防抱死制動(dòng)效果將產(chǎn)生不利影響，并分析了電磁閥和制動(dòng)液體積彈性模量和粘度參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響，制動(dòng)液的體積彈性模量越小，黏度越小，調(diào)節(jié)器表現(xiàn)的液壓特性越好?；贏MESim的汽車ABS液壓系統(tǒng)建模與分析，仿真結(jié)果可信度較高。AMESim建模為調(diào)節(jié)器的研究提供了一種行之有效的方法。將AMESim用于液壓系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，使仿真功能得到了極大擴(kuò)展，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，可有效地利用現(xiàn)有產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成果，使得仿真結(jié)果圖形的分析更加方便。本章在Simulink建立汽車ABS模型，對(duì)車輛在制動(dòng)過程中進(jìn)行了分析，無ABS作用時(shí)，滑移率很快上升到最大值，使附著系數(shù)急劇下降，而在有ABS作用時(shí)，車輪的角速度并不是很快下降直至抱死，而是隨著v緩慢下降，從而大大減少了車輪抱死的可能性，從滑移率曲線上看，滑移率控制在0.2左右，使附著系數(shù)保持在最大值附近；從而提供最大的地面制動(dòng)力，這對(duì)保持車輛行駛的穩(wěn)定性有實(shí)際意義。結(jié)論本文通過AMESIM軟件，根據(jù)汽車ABS系統(tǒng)實(shí)際工作情況，進(jìn)行了建模與仿真分析，并得出了ABS系統(tǒng)各個(gè)部件在進(jìn)行增壓，減壓時(shí)的壓力、流量等變化曲線。通過改變ABS液壓系統(tǒng)內(nèi)參數(shù)的變化，分析了制動(dòng)液體積彈性模量和增壓、減壓閥開啟節(jié)流面積變化對(duì)液壓系統(tǒng)的影響狀況。本文的主要內(nèi)容和結(jié)論可以歸納為以下幾點(diǎn)：（1）在閱讀了大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，闡述汽車ABS研究現(xiàn)狀和現(xiàn)實(shí)意義，并介紹了ABS的發(fā)展前景。（2）通過分析汽車ABS系統(tǒng)工作狀況，建立了ABS系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，為下面運(yùn)用軟件建立ABS模型提供理論依據(jù)。（3）從AMESIM模型庫中選取液壓元件模型，按照工作原理圖連接各個(gè)元件。但由于ABS系統(tǒng)需要在增壓、保壓、減壓三種狀態(tài)下工作，根據(jù)一定的控制邏輯進(jìn)行切換，運(yùn)行AMESIM軟件對(duì)ABS液壓系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真，分析ABS液壓系統(tǒng)響應(yīng)特性，得出制動(dòng)液的體積彈性模量越大，粘度越小，調(diào)節(jié)器表現(xiàn)的液壓特性越好，并且節(jié)流系數(shù)和通流面積越大，表現(xiàn)的液壓特性越好。（4）通過對(duì)ABS原理的深入研究，對(duì)制動(dòng)過程的深入分析以及對(duì)多種控制方法特點(diǎn)的分析，在MATLAB/Simulink中搭建汽車ABS模型，對(duì)車輛在制動(dòng)過程中進(jìn)行了分析，無ABS作用時(shí)，滑移率很快上升到最大值，使附著系數(shù)急劇下降，而在有ABS作用時(shí)，車輪的角速度并不是很快下降直至抱死，而是隨著v緩慢下降，從而大大減少了車輪抱死的可能性，從滑移率曲線上看，滑移率控制在0.2左右，使附著系數(shù)保持在最大值附近；從而提供最大的地面制動(dòng)力，這對(duì)保持車輛行駛的穩(wěn)定性有實(shí)際意義。至此，對(duì)ABS液壓系統(tǒng)的仿真基本完成，雖然仿真完成，但還存在一些不足：ABS液壓系統(tǒng)是非線性的，各環(huán)節(jié)的延遲等動(dòng)態(tài)特性使工作過程非常復(fù)雜，建立其精確的模型并不是很理想，并且在AMESIM環(huán)境中建立的ABS液壓系統(tǒng)需要在增壓、保壓、減壓三種狀態(tài)下循環(huán)工作，需要根據(jù)一定的控制邏輯進(jìn)行切換，在控制信號(hào)的調(diào)整方面還存在不足。參考文獻(xiàn)[1]程軍．車輛防抱系統(tǒng)控制的研究[J]．汽車技術(shù)，2000，21（3）：15-55.[2]徐達(dá)．汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)[J].武漢汽車工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，7（1）：11-106.[3]程偉濤．ABS的發(fā)展及研究現(xiàn)狀[J]．商用汽車雜志，2002，4（5）：21-44.[4]李朝祿，劉榮華譯.汽車制動(dòng)防抱死裝置構(gòu)造與理論[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995：21-126.[5]郭健忠，果繼輝．制動(dòng)防抱死系統(tǒng)及其正確使用[J]．公路與汽運(yùn)，2002，（5）：14-48.[6]司利增．汽車防滑控制系統(tǒng)ABS[M].北京：人民交通出版社，2001：18-95[7]張新．汽車液壓防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)的理論與實(shí)踐[M].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社,2005：22-80.[8]何宇平．汽車制動(dòng)性能的研究[J]．北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2002（5）：19-153[9]郭辛．\o"ABS液壓系統(tǒng)建模研究"ABS液壓系統(tǒng)建模研究[J]．綿陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2003（4）：11-106[10]李有義．液力傳動(dòng)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001：1-59.[11]霍夫曼．液壓元件及系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真[M].浙江大學(xué)出版社，2004：4-55[12]余佑官．AMESim仿真技術(shù)及其在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]．液壓氣動(dòng)與密封，2005,(3):28-31.[13]王春行．液壓控制系統(tǒng)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2000：22-45.[14]錢學(xué)森，宋?。こ炭刂普揫M].科學(xué)出版社，2002：4-55[15]江玲玲，張俊?。贏MESim的液壓位置伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性仿真[J].機(jī)床液壓，2001,(3):12-106.[16]姚俊．AMESim建模與仿真[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2002，5-90.[17]沈輝．精通Simulikn系統(tǒng)仿真與控制[M].北京大學(xué)出版社，2003，9-80.[18]Leffler．ElectronicBrakeManagementEBM-ProspectsofanIntegrationofBrakeSystemandDrivingStabilityControl[J].SAE960954，2000,4(2)：5-22.[19]Jonner．Winner，Dreilick，Schunck，ElectrohydraulicBrakeSystem-TheFirstApproachtoBrakebyWireTechnology[J].SAE960991，2000,4(2):11-24.致謝大學(xué)生活馬上就要結(jié)束了，我首先感謝大學(xué)學(xué)院的老師們，特別是我的指導(dǎo)老師，張金柱老師，從他身上我學(xué)到了許多寶貴的知識(shí)。他在學(xué)業(yè)上對(duì)我的悉心指導(dǎo)，以及孜孜不倦、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科研態(tài)度，更令我受益非淺。本設(shè)計(jì)從最初的方案選取到完成，每一步都是在老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了老師大量的心血。沒有老師的細(xì)心指導(dǎo)，就沒有今天的成績(jī)。在此，謹(jǐn)向老師表示崇高的敬意和衷心的感謝。本設(shè)計(jì)的順利完成，也離不開許多同學(xué)的大力支持。在此感謝張?chǎng)H鵬，當(dāng)我使用AMESIM軟件中遇到問題時(shí)，是他給我細(xì)心的講解，并與他共同思考，沒有他的幫助是無法完成設(shè)計(jì)的，同窗之間的友誼長(zhǎng)存。對(duì)在一直給我鼓勵(lì)的王雪飛、楊明、張毅、孫純表示真誠(chéng)的感謝。感謝他們?cè)?jīng)為我在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中的支持和鼓勵(lì)。在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中得到了指導(dǎo)老師張金柱的大力支持，在此表示深深的敬意和衷心的感謝。感謝汽車工程系的各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和車輛工程教研室的各位老師，在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間他們給了我莫大的幫助。附錄附錄A英文原文Anti-lockBrakingSystemAnanti-lockbrakingsystem,isasafetysystemwhichpreventsthewheelona\o"Motorvehicle"motorvehiclefromlockingwhile\o"Brake"braking.Arotatingroad\o"Wheel"wheelallowsthedrivertomaintainsteeringcontrolunderheavybrakingbypreventinga\o"Skid"skidandallowingthewheeltocontinueinteracting\o"Traction"tractivelywiththeroadsurfaceasdirectedbydriversteeringinputs.WhileABSoffersimprovedvehiclecontrolinsomecircumstances,itcanalsopresentdisadvantagesincludingincreasedbrakingdistanceonslipperysurfacessuchasice,packedsnow,gravel,steelplatesandbridges,oranythingotherthandrypavement.ABShasalsobeendemonstratedtocreateafalsesenseofsecurityindrivers,whomaydrivemoreaggressivelyasaresult.Sinceinitialwidespreaduseinproductioncars,anti-lockbrakingsystemshaveevolvedconsiderably.Recentversionsnotonlypreventwheellockunderbraking,butalsoelectronicallycontrolthefront-to-rearbrakebias.Thisfunction,dependingonitsspecificcapabilitiesandimplementation,isknownas\o"Electronicbrakeforcedistribution"electronicbrakeforcedistribution,\o"Tractioncontrolsystem"tractioncontrolsystem,emergency\o"Brakeassist"brakeassist，or\o"Electronicstabilitycontrol"electronicstabilitycontrol.EarlyABSAnti-lockbrakingsystemswerefirstdevelopedfor\o"Aircraft"aircraftin1929,bythe\o"France"French\o"Automobile"automobileand\o"Aircraft"aircraftpioneer,\o"GabrielVoisin"GabrielVoisin,as\o"Thresholdbraking"thresholdbrakinganairplaneisnearlyimpossible.Anearlysystemwas\o"DunlopRubber"Dunlop's\o"Maxaret(pagedoesnotexist)"Maxaretsystem,introducedinthe1950sandstillinuseonsomeaircraftmodels.In1958a\o"RoyalEnfieldSuperMeteor"RoyalEnfieldSuperMeteor\o"Motorcycle"motorcyclewasusedbythe\o"RoadResearchLaboratory(pagedoesnotexist)"RoadResearchLaboratorytotesttheMaxaretanti-lockbrake.TheMaxaretworksbydetectingrapiddecelerationsofthewheelthatmaycauseittolockandreleasesandre-appllieshydraulicpressuretothebrakeseveraltimesasecond,keepingtheaveragebrakingeffortatthemaximumthatcanbeusedbytheroadsurfaceandtyrecombination.Theexperimentsdemonstratedthatanti-lockbrakescouldbeofgreatvalueonmotorcycles,whereskiddingisinvolvedinahighproportionofaccidents.Stoppingdistanceswerereducedinalmostallthetests,comparedwithlockedwheelbraking,butparticularlyonslipperysurfaces,wheretheimprovementcouldbeasmuchas30percent.Enfield'sTechnicalDirectoratthetime,TonyWilson-Jonessawlittlefutureinthesystem,however,anditwasnotputintopr