ABS控制技術(shù)應(yīng)用的數(shù)學(xué)建模與仿真【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 01339828或 11970985 摘 要 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用為 制技術(shù)的應(yīng)用提供了一種高效技術(shù)手段?？朔说缆吩囼?yàn)造價(jià)高、周期長等缺點(diǎn)。本文建立了 制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)仿真模型，包括整車動(dòng)力學(xué)模型、輪胎模型、制動(dòng)系統(tǒng)模型，其利用 仿真功能建立了相應(yīng)的仿真模塊。根據(jù) 制理論建立了以滑移率為基準(zhǔn)的 制器。將車輛動(dòng)力學(xué)仿真模塊，輪胎仿真模塊，制動(dòng)系統(tǒng)仿真模塊與控制器模塊組合搭建了 制系統(tǒng)仿真模型。在不同的路面狀況下模擬出不同的路面附著系數(shù)曲線。以 制器控制進(jìn)行模擬路況下的制動(dòng)仿真評(píng)測。 并對(duì)不同路面的仿真結(jié)果進(jìn)行分析比較，在與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比中驗(yàn)證模型的正確性。此外還討論了影響 制技術(shù)的因素，分析了 制的控制方法，分析結(jié)果顯示基于 制的 統(tǒng)穩(wěn)定性較好、具有良好的低速控制性能和較高的附著系數(shù)利用率。 關(guān)鍵詞 : 制技術(shù)；數(shù)學(xué)建模；仿真；道路實(shí)驗(yàn) 買文檔就送您 01339828或 11970985 of BS a of of In BS to of up a on of a on ID to a BS In to of of to of BS of of ID ID is of of 文檔就送您 01339828或 11970985 目 錄 摘要 第 1 章 緒論 1 究的目的與意義 1 內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 2 制技術(shù)數(shù)學(xué)建模的現(xiàn)狀 2 真技術(shù)的現(xiàn) 狀 3 究的主要內(nèi)容 4 第 2 章 述 5 成 5 制原理 7 能要求 8 能評(píng)價(jià)指標(biāo) 10 制技術(shù)的計(jì)算機(jī)仿真評(píng)價(jià)方法 10 章小結(jié) 12 第 3 章 制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模 13 車動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型的建立 13 車動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型簡介 13 輪車輛數(shù)學(xué)模型的建立 16 輪車輛數(shù)學(xué)模型的建立 15 胎數(shù)學(xué)模型的建立 17 論模型的建立 17 線性模型的建立 19 動(dòng)防抱死系統(tǒng)模型的建立 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 章小結(jié) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第 4 章 制系統(tǒng)仿真模型 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 買文檔就送您 01339828或 11970985 述 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 真模型 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 車動(dòng)力學(xué)的模型建立 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 胎的模型建立 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 動(dòng)防抱死系統(tǒng)的模型建立 27 章小結(jié) 28 第 5 章 制技術(shù)的控制方法及控制器的仿真設(shè)計(jì) 29 制技術(shù)的控制邏輯 29 制的方法 30 制器 仿真模型 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 章小結(jié) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第 6 章 制技術(shù)仿真結(jié)果與分析 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 制技術(shù)的 總體仿真模型 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 真參數(shù)的確定 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 真結(jié)果與分析 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 真結(jié)果 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 真分析 39 章小結(jié) 40 結(jié)論 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) 42 致謝 45 附錄 46 買文檔就送您 01339828或 11970985 1 第 1章 緒 論 究的目的與意義 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的英文縮寫，其全稱是 用該系統(tǒng)在制動(dòng)過程中自動(dòng)調(diào)節(jié)制動(dòng)力 的大小，防止車輪抱死，以取得最佳制動(dòng)效果。 發(fā)人員在汽車匹配試驗(yàn)前利用計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)際的 制系統(tǒng)進(jìn)行建模，可以縮短 匹配周期，并將試車的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。汽車 發(fā)人員可以先在計(jì)算機(jī)上通過搭建模塊對(duì)多種控制算法進(jìn)行仿真，利用對(duì)各個(gè)參數(shù)的調(diào)整得到有效數(shù)據(jù)，為上車匹配實(shí)驗(yàn)帶來方便。 制系統(tǒng)建模和仿真方法的發(fā)展可進(jìn)一步提高 統(tǒng)的準(zhǔn)確性、安全性及靈活性，簡化其結(jié)構(gòu)，提高性價(jià)比并優(yōu)化其控制方法。 當(dāng)代由于 術(shù)的發(fā)展較快并且對(duì)汽車行駛性能要求的提高， 制技術(shù)變得十分普及。正是由 于 用得如此廣泛，研究怎樣更加有效地評(píng)價(jià) 行對(duì) 設(shè)計(jì)開發(fā)和優(yōu)化性能便顯得至關(guān)重要。更是由于傳統(tǒng)的道路實(shí)驗(yàn)法造價(jià)高、周期長、可重復(fù)性差等因素的存在，因此尋求一種低成本高效率的 制技術(shù)的性能檢測變得非常必要?，F(xiàn)今計(jì)算機(jī)科技的飛速發(fā)展，為這類問題的解決提供了一種有效的技術(shù)的可能。運(yùn)用計(jì)算機(jī)建模與仿真技術(shù)代替道路試驗(yàn)進(jìn)行控制技術(shù)測試成為了研究 制技術(shù)性能的必然趨勢 1。 制技術(shù)的數(shù)學(xué)建模與計(jì)算機(jī)仿真是通過對(duì) 行動(dòng)力學(xué)分析，研究工作原理與各種控制邏 輯，并建立與之相關(guān)的模型。之后利用計(jì)算機(jī)軟件（ 具將建立的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為仿真模型并搭建成需要的仿真系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)仿真測試。得出仿真結(jié)果并通過分析其仿真的結(jié)果，來研究 制邏輯的控制特點(diǎn)，研究路面狀況、電磁閥響應(yīng)時(shí)間和車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等對(duì) 制系統(tǒng)性能的影響。為 制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，控制邏輯的選擇和今后發(fā)展的趨勢提供必要的基礎(chǔ)。 買文檔就送您 01339828或 11970985 2 內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 汽車 增壓和減壓三種狀態(tài)間進(jìn)行切換 ， 因此實(shí)際 與離散系統(tǒng)構(gòu)成的混合系統(tǒng) 。 應(yīng)用有限狀態(tài)機(jī)方法在 并對(duì)混合系統(tǒng)的模型進(jìn)行仿真研究將仿真結(jié)果應(yīng)用于指導(dǎo) 制技術(shù)數(shù)學(xué)建模的現(xiàn)狀 對(duì)于所研究的對(duì)象或問題，首先需要根據(jù)仿真所要達(dá)到的目的抽象出一個(gè)確定的系統(tǒng)，并且要給出這個(gè)系統(tǒng)的邊界條件和約束條件。在這之后，需要利用各種相關(guān)學(xué)科的知識(shí)，把所抽象出來的系統(tǒng)用數(shù)學(xué)的表達(dá)式描述出來，描述的內(nèi)容，就是所謂的“數(shù)學(xué)模型”。這個(gè)模型是進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的核心。 在各種建模的研究中車輛動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)建模 的研究起步較早，理論相對(duì)成熟，精確度叫高。利用牛頓矢量力學(xué)體系和動(dòng)量力矩定理與利用拉格朗日的分析力學(xué)體系兩種方法是比較傳統(tǒng)的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)模型的建立方法。而運(yùn)用虛功原理和高斯原理在帶有非完整約束的質(zhì)點(diǎn)系的系統(tǒng)建模的應(yīng)用也較多。在針對(duì)不同問題時(shí)以上系統(tǒng)模型的建立各有優(yōu)缺。伴隨研究車輛數(shù)學(xué)模型的深入，在車輛動(dòng)力學(xué)模型的建立、輪胎模型的建立和制動(dòng)器模型的建立等方面已初步形成了一定的理論體系。 在建立車輛動(dòng)力學(xué)模型中，比較多的是根據(jù)牛頓力學(xué)建立模型。常用的車輛動(dòng)力學(xué)模型主要有四輪車輛模型、雙輪車輛模型和單輪車輛模型。四輪 模型多數(shù)用于描述復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)特性，在轉(zhuǎn)彎制動(dòng)，橫向動(dòng)力學(xué)控制模擬的研究中應(yīng)用的較多。與四輪模型相比雙輪模型不考慮車輛橫向運(yùn)動(dòng)，因此多可見于模擬直線制動(dòng)和驅(qū)動(dòng)問題，研究車輛制動(dòng)時(shí)的軸荷分配， 邏輯控制等問題的解決中。而在基于模型控制的分析和設(shè)計(jì)的問題上多用單輪模型。 物理模型與經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪莾煞N常用的輪胎模型。物理模型利用輪胎結(jié)構(gòu)與形變力學(xué)公式，模擬建立剪切力和回正力矩與相應(yīng)參數(shù)三者之間的函數(shù)關(guān)系式。經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ屠脤?duì)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，近似的擬合得出含參表達(dá)式。 所建立輪胎理論模型的精度很高的是對(duì)輪胎模型 理論進(jìn)行大量深入細(xì)致的研究的吉林大學(xué)汽車動(dòng)態(tài)模擬國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。 建立理想的模型難度較大的是制動(dòng)系統(tǒng)模型的建立。由于制動(dòng)系統(tǒng)分為氣動(dòng)系買文檔就送您 01339828或 11970985 3 統(tǒng)和液壓制動(dòng)系統(tǒng)，而這兩個(gè)無論哪種系統(tǒng)都比較復(fù)雜。將實(shí)物接入系統(tǒng)是這一部分混合仿真的常用手段。雖然制動(dòng)模型的建模難度較大，但學(xué)術(shù)界在多年的實(shí)踐和探索中還是形成了一套較完備制動(dòng)系統(tǒng)的建模理論，產(chǎn)生了理論建模、辨識(shí)建模、試驗(yàn)建模等多種建模方法。 之外還有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型、路面模型等基本模型，在不同的仿真中對(duì)這些模型有不同的應(yīng)用。描述車輛系統(tǒng)的另外一個(gè)重要方面：人 駛員模型） 的理論建模上還存在很大缺陷，理論遠(yuǎn)不成熟，其人（駕駛員）思維的不確定性成為了現(xiàn)今在仿真研究上的一大難點(diǎn)。 真技術(shù)的現(xiàn)狀 將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可接受的形式是計(jì)算機(jī)模擬仿真的中心過程。常用仿真軟件包括 。 可用于動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)建模也用于控制系統(tǒng)建模。 有強(qiáng)大的圖形建模功能，因此根據(jù)數(shù)學(xué)模型可以方便的建立車輛動(dòng)力系統(tǒng)、制動(dòng)器和輪胎等的仿真模塊。 對(duì)于需要研究的對(duì)象，計(jì)算機(jī)一般是不能直接認(rèn)知和處理的，這就要求為之建立一個(gè)既 能反映所研究對(duì)象的實(shí)質(zhì)，又易于被計(jì)算機(jī)處理的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型將研究對(duì)象的實(shí)質(zhì)抽象出來，計(jì)算機(jī)再來處理這些經(jīng)過抽象的數(shù)學(xué)模型，并通過輸出這些模型的相關(guān)數(shù)據(jù)來展現(xiàn)研究對(duì)象的某些特質(zhì)。通過對(duì)這些輸出量的分析，就可以更加清楚的認(rèn)識(shí)研究對(duì)象。通過這個(gè)關(guān)系還可以看出，數(shù)學(xué)建模的精準(zhǔn)程度是決定計(jì)算機(jī)仿真精度的最關(guān)鍵因素。從模型這個(gè)角度出發(fā)，可以將計(jì)算機(jī)仿真的實(shí)現(xiàn)分為三個(gè)大的步驟：模型的建立，模型的轉(zhuǎn)換和模型的仿真實(shí)驗(yàn)。 混合仿真模擬和純計(jì)算機(jī)模擬是計(jì)算機(jī)仿真模擬系統(tǒng)的兩種模擬形式。混合仿真通常由軟件系統(tǒng)、接口系統(tǒng)及實(shí)際 件 3 個(gè)子系統(tǒng)組成。軟件系統(tǒng)主要是在以軟件方式在計(jì)算機(jī)內(nèi)部運(yùn)行車輛系統(tǒng)模型、輪胎力學(xué)模型、制動(dòng)器模型和道路模型等模型。接口系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)和實(shí)際部件連接功能的部分，包括各種傳感器，信號(hào)模擬裝置以及一些電路 。 軟件系統(tǒng)通過接口系統(tǒng)與實(shí)際 連接，組成一個(gè)完整的 算機(jī)仿真系統(tǒng) 2。純計(jì)算機(jī)模擬從字面上理解就是是將混合模擬系統(tǒng)中的硬件全部建立計(jì)算機(jī)仿真模型，不依賴與外部硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真。其主旨是功能上實(shí)現(xiàn) 作過程的模擬仿真。 買文檔就送您 01339828或 11970985 4 究的主要內(nèi)容 （ 1） 對(duì) 制技術(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，建立整車動(dòng)力學(xué)模型 、輪胎模型、制動(dòng)系統(tǒng)模型、 制器模型； （ 2） 利用 計(jì)算機(jī)仿真 ， 建立車輛動(dòng)力學(xué)仿真模塊、制動(dòng)器仿真模塊、輪胎模型仿真模塊； （ 3） 依據(jù) 制方法完成控制器模型的設(shè)計(jì)； （ 4） 對(duì)汽車 合仿真系統(tǒng)進(jìn)行總體布局設(shè)計(jì)； （ 5） 應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真得出的結(jié)果并分析，得出 制方法在 動(dòng)方面的控制效能，并找出 影響 制的相關(guān)因素及其變化時(shí)對(duì) 作影響。 買文檔就送您 01339828或 11970985 5 第 2章 述 成 常由 制動(dòng)系統(tǒng) (真空助力裝置有些沒有 )外，另增加了液壓調(diào)節(jié)器 (帶液壓油泵 )、車輪轉(zhuǎn)速傳感器、電控單元 (電路，報(bào)警燈等裝置 組成。不同的 動(dòng)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和工作原理并不完全相同 。圖 一種較為典型的動(dòng)系統(tǒng)示意。 12345678910示燈； 1112314圖 型 制動(dòng)系統(tǒng)示意 圖 1、 輪速傳感器 輪速傳感器用于檢測車輪轉(zhuǎn)速，并將輪速變?yōu)殡娦盘?hào)輸送給 速傳感器分為電磁感應(yīng)式和霍爾效應(yīng)式兩種。 買文檔就送您 01339828或 11970985 6 電磁感應(yīng)式車輪轉(zhuǎn)速傳感器它是通過線圈的磁通變化，感應(yīng)出脈沖電壓信號(hào)的裝置。電磁感應(yīng)式車輪轉(zhuǎn)速傳感器。由磁感應(yīng)傳感頭和齒圈兩部分組成 ， 傳感頭為靜止部件，由永久磁鐵、感應(yīng)線圈和磁極 (極軸 )構(gòu)成，安裝在每個(gè)車輪的托架上，有兩根引線 (屏蔽線 )接至電控單元。齒圈為運(yùn)動(dòng)部件，安裝在輪轂或輪軸上，和車輪一起旋轉(zhuǎn)。其齒數(shù)的多少與車型及電控單元有關(guān)，不同車型的 置不通用。根據(jù)極軸的結(jié)構(gòu)形式不同，電 磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器又分為鑿式和柱式等當(dāng)齒圈隨車輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于磁極及齒圈間的間隙發(fā)生變化 (齒頂、齒根 )，使得通過線圈的磁通發(fā)生變化，從而在線圈上感應(yīng)出一交流電動(dòng)勢，其頻率與車輪轉(zhuǎn)速成正比，電動(dòng)勢的大小 (振幅 )也與轉(zhuǎn)速成正比 3。如達(dá)科 (司生產(chǎn)的 電磁感應(yīng)式傳感器在低速及高速時(shí)的電壓信號(hào)變化為 9 V 電控單元依據(jù)此信號(hào)頻率確定轉(zhuǎn)速，并測算出瞬時(shí)制動(dòng)減速度及制動(dòng)滑移率，從而控制制動(dòng)液壓，防止車輪抱死。 霍爾式車輪轉(zhuǎn)速傳感器由傳感頭和齒圈兩部分構(gòu)成。傳感頭由永磁體、霍爾元件和電子電路等 組成。 齒圈隨車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使得穿過霍爾元件的磁力線密度發(fā)生變化，從而產(chǎn)生霍爾電壓 (毫伏級(jí)準(zhǔn)正弦波電壓 )，此電壓信號(hào)再由電子電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的脈沖電壓信號(hào)輸入電控單元。 2、 制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置 (制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置的作用是根據(jù) 指令，調(diào)節(jié)各個(gè)車輪制動(dòng)器的制動(dòng)壓力。 常用制動(dòng)系統(tǒng)有液 壓式、機(jī)械式、氣壓式和空氣液壓復(fù)合式等。 液壓循環(huán)式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器主要由一只電動(dòng)泵、儲(chǔ)能器、八個(gè)電磁閥等構(gòu)成一個(gè)整體。八個(gè)電磁閥分別控制通往前后輪的四個(gè)管路的油壓，每個(gè)管路中一對(duì)電磁閥中的一個(gè)是常開進(jìn)油閥，另一個(gè)是常閉出油閥。 八個(gè)電磁閥的開閉由電控單元控制。電動(dòng)泵兩端的進(jìn)出油路上分別設(shè)置有一個(gè)吸入閥和壓力閥。儲(chǔ)能器和電動(dòng)泵并聯(lián)，用以存儲(chǔ)從制動(dòng)工作缸流回的制動(dòng)液，并減輕油壓的脈動(dòng)。 3、 電子控制單元 (硬件和軟件兩部分組成， 硬件是安裝在 印制電路板上的各元器件及線路，軟件則是固存在只讀存儲(chǔ)器中的一系列控制程序。 制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的控制中樞， 主要功能是把各車輪轉(zhuǎn)速傳感器傳來的信號(hào)進(jìn)行比較、分析和判別 ,買文檔就送您 01339828或 11970985 7 再通過精確計(jì)算得出車輪制動(dòng)時(shí)的滑移狀況，形成相應(yīng)的指令，控制制動(dòng)液壓力調(diào)節(jié)裝置及其他裝置 (如副節(jié)氣 門、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等 )對(duì)制動(dòng)液壓力進(jìn)行調(diào)節(jié) ,使進(jìn)入制動(dòng)分泵中的制動(dòng)液以最合適的壓力值來控制各車輪的轉(zhuǎn)速，將滑移率控制在 10%到 25%的范圍內(nèi)，以達(dá)到最佳制動(dòng)效果。 制原理 汽車制動(dòng)過程是由汽車制動(dòng)力矩與地面附著力構(gòu)成的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)來描述的，而地面附著力是由輪胎與地面相互作用而產(chǎn)生的，汽車在制動(dòng)過程中，車輪將產(chǎn)生滑移。 當(dāng)滑移率為零時(shí)，車輪處于自由滾動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)沒有制動(dòng)力作用。在制動(dòng)力作用下，滑移率達(dá)到 100%使車輪抱死，而對(duì)大多數(shù)情況而言，車輪滑移率在某個(gè)特定值下有最大的附著力系數(shù) 4。制動(dòng)目的的之一 是為了達(dá)到最短的制動(dòng)距離，若車輪滑移率維持在峰值附著系數(shù)處就可以得到最大的地面附著力，即最短的制動(dòng)距離。同時(shí)在峰值附著力系數(shù)處的側(cè)向力也較大，對(duì)維持汽車的制動(dòng)穩(wěn)定性十分有利。而統(tǒng)具有峰值附著力系數(shù)的最佳滑移點(diǎn)。 另一方面，在制動(dòng)過程中，實(shí)際輪胎經(jīng)常會(huì)受到側(cè)向力而發(fā)生側(cè)偏移和側(cè)滑移現(xiàn)象，如制動(dòng)時(shí)避免障礙物，轉(zhuǎn)彎制動(dòng)，在分離附著系數(shù)路面上等。如從制動(dòng)穩(wěn)定性的角度來說，在轉(zhuǎn)彎制動(dòng)的情況下，前輪首先抱死時(shí)，則汽車的側(cè)向力減小，車輪失去轉(zhuǎn)向能力，汽車將沿軌跡的切向方向拋出，使汽車失控。當(dāng)后輪抱死時(shí)，汽車將產(chǎn)生 較大的側(cè)擺力矩，導(dǎo)致汽車失穩(wěn)。因此在制動(dòng)狀態(tài)下要想同時(shí)得到最短制動(dòng)距離和最短制動(dòng)穩(wěn)定性，則應(yīng)使汽車滑移率保持在峰值附著力系數(shù)附近。但在實(shí)際制動(dòng)過程中汽車駕駛員很難做到這一點(diǎn)，而且在緊急制動(dòng)情況下汽車駕駛員更難顧及這種最佳操作，而 統(tǒng)恰恰可以實(shí)現(xiàn)這一目的。 大多數(shù) 統(tǒng)采用邏輯門限制的控制方法。其基本原理是將汽車車輪的減速度和加速度作為主要控制門限，將汽車車輪的滑移率作為輔助控制門限。因?yàn)槿魞H采用其中任何一種門限作為 動(dòng)控制，都存在較大的局限性。將車輪的加，減速度控制門限和滑移率控制門限值結(jié)合 起來，就有助于對(duì)路面情況的識(shí)別，提高系統(tǒng)的自適應(yīng)控制能力。防抱死邏輯使滑移率在車輪峰值附著力系數(shù)附近波動(dòng)，從而獲得較大的車輪縱向和側(cè)向力，使汽車同時(shí)具有較短的制動(dòng)距離和制動(dòng)穩(wěn)定性。 01339828或 11970985 8 系統(tǒng)的基本控制原理如圖 示。 圖 統(tǒng)的基本控制原理圖 在制動(dòng)的初始階段，隨著汽車駕駛員踏下制動(dòng)踏板，制動(dòng)壓力上升，車輪產(chǎn)生制動(dòng)減速度。當(dāng)車輪達(dá)到某一減速度值時(shí)（即 A 點(diǎn)），說明車輪有抱死傾向，車輪狀態(tài)已處于不穩(wěn)定的區(qū)域。此時(shí)，電子控制單元命令制動(dòng)力矩減小，即進(jìn)行壓力釋放。這時(shí)車輪由于慣性力及機(jī)械系統(tǒng)滯 后仍有一段制動(dòng)減速度下降，隨后制動(dòng)減速度開始上升，最終產(chǎn)生車輪角加速度。這表明車輪已恢復(fù)到穩(wěn)定的車輪特性區(qū)域內(nèi)，如果繼續(xù)進(jìn)行制動(dòng)壓力釋放就會(huì)導(dǎo)致車輪附著力系數(shù)減小，并最終使制動(dòng)力喪失。而當(dāng)車輪達(dá)到穩(wěn)定區(qū)域時(shí)，希望汽車盡可能多地停留在這一區(qū)域內(nèi)，這樣制動(dòng)力和側(cè)向力都較大。所以當(dāng)車輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)達(dá)到一定加速度門限后，制動(dòng)壓力進(jìn)行保持，這時(shí)如果不改變制動(dòng)壓力狀態(tài)，維持保壓，車輪減速度比較小，達(dá)不到峰值附著力系數(shù)，則制動(dòng)距離長。因此當(dāng)加速度下降到某一門限時(shí)，制動(dòng)壓力要重新開始增加，以使制動(dòng)狀態(tài)能長時(shí)間地停留在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi) 。為此采用交替式的增加保壓，獲得不同的壓力增加速度率，得到最優(yōu)的制動(dòng)效果。 能要求 汽車作為高速道路交通運(yùn)輸工具，應(yīng)具有較高的平均行駛速度。由于汽車行駛的道路條件和交通環(huán)境是非常復(fù)雜的，為保證安全，要求汽車能夠 可靠、穩(wěn)定地迅買文檔就送您 01339828或 11970985 9 速減速制動(dòng)以便可以適應(yīng)各種道路條件。隨 著高速公路迅速發(fā)展和車流密度日益增大，保證行車安全及成為現(xiàn)代汽車的首要性能要求之一，受到大家廣泛的關(guān)注。 使行駛中的汽車按照駕駛員的要求進(jìn)行強(qiáng)制減速甚至停車；使已停駛的汽車在各種道路條件下 (包括在坡道上 )穩(wěn)定駐車；使下坡行駛的汽車速度保持穩(wěn)定 5。 統(tǒng)直接關(guān)系到汽車制動(dòng)性，操縱性以及安全性等性能。因此，對(duì) 且必須通過嚴(yán)格的試驗(yàn)檢測后才可裝車使用。安裝有 汽車制動(dòng)性能的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)如下： （ 1）良好的抗外界電磁場干擾的能力。 統(tǒng)是一個(gè)典型的電子控制系統(tǒng)，如不能抗外界電磁場的干擾，工作時(shí)就可能對(duì)制動(dòng)壓力進(jìn)行誤調(diào)節(jié)，從而出現(xiàn)危險(xiǎn)情況。因此，要求 統(tǒng)有良好的抗外界電磁場干擾的能力。 （ 2）制動(dòng)車輪不抱死（基本功能）。裝有 汽車制動(dòng)時(shí)， 接控制的車輪不能抱死滑移，但允許有短 暫的車輪抱死，也允許車速低于 15km/h 時(shí)車輪抱死。當(dāng)汽車在高附著力系數(shù)路面上制動(dòng)時(shí)，車輪制動(dòng)印痕來判斷車輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：汽車在濕滑的低附著力系數(shù)路面上制動(dòng)時(shí)，車輪制動(dòng)印痕較難分辨，采用觀察車輪印痕地方法受到限制。因此，也常采用錄像觀察法，即在車輪外側(cè)用明顯的顏色涂料做記號(hào)，汽車制動(dòng)時(shí)用錄像機(jī)記錄汽車運(yùn)動(dòng)全過程。通過觀看錄像帶，可以判斷車輪在制動(dòng)過程中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。另外一種辦法是用車輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)記錄儀測量其狀態(tài)。所需專用儀器雖較昂貴，但能精確測量車輪制動(dòng)時(shí)的滑移率。 （ 3） 附著力系數(shù)利用率。裝用 汽車在附著力 系數(shù)均勻的路面上制動(dòng)時(shí)，附著力系數(shù)利用率不得小于 類 汽車在左右車輪位于不同附著力稀疏的路面上制動(dòng)時(shí)，附著力系數(shù)利用率也要足夠大。 （ 4）對(duì)道路條件突變的適應(yīng)性。裝用 汽車在制動(dòng)過程中，路面附著力系數(shù)突變，附著力系數(shù)由高到低或由低到高， 接控制車輪不得抱死，且制動(dòng)減速度應(yīng)急速變化，一般來講，要求制動(dòng)行駛中通過附著力系數(shù)突變的車速在50km/h 左右。 （ 5） 產(chǎn)生電氣故障可解除 工作。 器出現(xiàn)故障，如 續(xù)參與工作，可能對(duì)制動(dòng)壓力進(jìn)行誤調(diào)節(jié)，這是十分可怕的。因此 器系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，必須能迅速終止 工作，而 調(diào)節(jié)器必須使常規(guī)制動(dòng)管路暢通。 買文檔就送您 01339828或 11970985 10 能評(píng)價(jià)指標(biāo) 單獨(dú)用一個(gè)指標(biāo)是很難判別 性能的，這不僅是由于 使用效果與其控制邏輯、控制模式等系統(tǒng)本身的性能有關(guān)，另外汽車制動(dòng)過程的復(fù)雜，更與涉及了操縱穩(wěn)定性等諸多因素而難以綜合考慮有關(guān)系，更加重要的是 車后其控制參數(shù)與整車參數(shù)的匹配性有相當(dāng)重要的關(guān)系。所以只有綜合多個(gè)指標(biāo)才能對(duì)合性能做出較合理的評(píng)價(jià) 6。 動(dòng)性能和 磁閥性能定量評(píng)價(jià)指標(biāo)是根據(jù)計(jì)算機(jī)仿真的 架 試驗(yàn)的特點(diǎn)為解決這一難點(diǎn)而提出的。 因此車速 、輪速 動(dòng)滑移率 S、制動(dòng)減速度 a、制動(dòng)壓力均方差 都是評(píng)價(jià) 能的指標(biāo)。 利用計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)仿真可以得到的到車速 v 和輪速 與之對(duì)應(yīng)的滑移率曲線，加速度曲線。各種路況實(shí)時(shí)滑移率，制動(dòng)速度，制動(dòng)距離，制動(dòng)時(shí)間等可在對(duì)不同的模擬路況的計(jì)算機(jī)仿真中求出。建立模型并對(duì)各種路況的仿真結(jié)果進(jìn)行比較分析，得出仿真后的車輛系統(tǒng)的附著系數(shù)利用率，制動(dòng)距離。將這些數(shù)據(jù)與理想最短制動(dòng)距離和附著系數(shù)利用率數(shù)據(jù)比較評(píng)價(jià) 制動(dòng)效能。 制技術(shù)的計(jì)算機(jī)仿真評(píng)價(jià)方 法 由于 品性能在現(xiàn)今還沒有統(tǒng)一的評(píng)價(jià)方法，而道路試驗(yàn)和計(jì)算機(jī)仿真測是 價(jià)常用的兩種評(píng)價(jià)方法，其兩者各有優(yōu)略。道路實(shí)驗(yàn)法的優(yōu)勢在于能夠真實(shí)的反應(yīng)車輛操縱動(dòng)力性、穩(wěn)定性、制動(dòng)特性和 性能等，其缺點(diǎn)在于造價(jià)高、周期長、物理意義不明確。通過仿真技術(shù)來研究 然克服了道路試驗(yàn)的缺點(diǎn)，但其對(duì)車輛及其行駛環(huán)境的非線性和時(shí)變性控制不佳，造成復(fù)雜模型的建立和仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)又很難完全反映實(shí)際情況的出現(xiàn)。 下面詳細(xì)介紹下道路試驗(yàn)的細(xì)節(jié)。對(duì)于道路試驗(yàn)來說是用 規(guī)來評(píng)價(jià) 主要指 標(biāo)是要 求附著系數(shù)利用率大于 75%。如果大于 100%，則要求重新測量附著系數(shù)， 允許 10%的誤差，也即 110%以內(nèi)認(rèn)為是合理的。 道路試驗(yàn)是在平直具有良好附著系數(shù)路面上，且在空載條件下進(jìn)行。 動(dòng)性能的主要測試試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)有： 統(tǒng)指示燈檢查 ； 剩余制動(dòng)效能試驗(yàn)； 統(tǒng)特征校核試驗(yàn)；附著系數(shù)利用率試驗(yàn)；單一路面上的適應(yīng)性及制動(dòng)因數(shù)試驗(yàn)；對(duì)開路面上的適應(yīng)性及制動(dòng)因數(shù)試驗(yàn)；對(duì)接路面上的適應(yīng)性及制動(dòng)因數(shù)試買文檔就送您 01339828或 11970985 11 驗(yàn)；能耗試驗(yàn)；抗電磁場干擾試驗(yàn)。 另外現(xiàn)今 究的主流是利用計(jì)算機(jī)仿真方法對(duì)汽車 行研究，計(jì)算機(jī) 仿真具有方便，靈活，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。通過 建立車輛動(dòng)力學(xué)模擬系統(tǒng)使用計(jì)算機(jī)模型模擬來代替部分道路試驗(yàn)，研究車輛動(dòng)力學(xué)特性已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢。對(duì)于以往的實(shí)施控制規(guī)律要研制真實(shí)控制器的軟、硬件系統(tǒng)，而這個(gè)控制器必須在實(shí)車上進(jìn)行試驗(yàn)，再反復(fù)修正控制器的軟、硬件，利用一定的經(jīng)驗(yàn)來完成 7。這樣使 重復(fù)性差的缺點(diǎn)又使其不便于推廣。為了提高了調(diào)試控制器的效率，使控制邏輯的改進(jìn)更方便容易便捷逐步將道路試驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)槭覂?nèi)的臺(tái)架試驗(yàn)，并且試驗(yàn)條件是可控的，試驗(yàn)可反復(fù)進(jìn)行。 對(duì)于計(jì)算 機(jī)仿真的來說分為普通模擬系統(tǒng)與混合模擬系統(tǒng)兩種。普通模擬系統(tǒng)完全利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行 試系統(tǒng)的仿真研究而不依賴實(shí)際機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，。計(jì)算機(jī)依據(jù)動(dòng)力學(xué)原理和自動(dòng)控制技術(shù)來建立車輛各個(gè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。并根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型通過計(jì)算機(jī)工具軟件將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為可視直觀的計(jì)算機(jī)仿真模塊。通過計(jì)算機(jī)普通模擬系統(tǒng)能方便的建立精確的 試系統(tǒng)的仿真模型，并進(jìn)行精確的仿真。實(shí)現(xiàn)普通模擬系統(tǒng)的構(gòu)建和實(shí)施。但普通模擬系統(tǒng)不能完全反映真實(shí)的制動(dòng)狀況，這是受其完全不依賴與實(shí)際硬件系統(tǒng)，而是將車輛的各系統(tǒng)和路面環(huán)境進(jìn)行了計(jì)算機(jī) 的模擬，因此普通模擬系統(tǒng)也是有一定的局限性。所以普通模擬系統(tǒng)通常僅用于 制邏輯的理論研究和討論影響 能的主要因素。而混合模擬一般是將作動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的機(jī)械部分通過接口系統(tǒng)使之與軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連接，形成硬件閉環(huán)仿真系統(tǒng)?；旌夏M系統(tǒng)是為了解決一些建模比較復(fù)雜，完全建模自由度太多，影響實(shí)時(shí)計(jì)算的速度且簡單建模無法反映系統(tǒng)真實(shí)性能的機(jī)械系統(tǒng)，另一方面為了能真實(shí)地反映了實(shí)際情況采用實(shí)際的機(jī)械系統(tǒng)，同時(shí)也可以利用此系統(tǒng)考核制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，研究動(dòng)態(tài)特性。但是由于這一系統(tǒng)比較費(fèi)時(shí)、耗能，所以多不采用。 混合 模擬系統(tǒng)的一般連接工作過程為計(jì)算機(jī)通過計(jì)算機(jī)總線經(jīng)接口模板的輸出端輸出脈沖信號(hào)經(jīng)過 制器的調(diào)控輸出控制信號(hào)進(jìn)入壓力機(jī)械系統(tǒng)，再經(jīng)壓力機(jī)械系統(tǒng)輸出制動(dòng)壓力信號(hào)并經(jīng)接口模板的輸入端流經(jīng)計(jì)算機(jī)總線回到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理分析，并得出結(jié)果。由此可以看出混合模擬系統(tǒng)較普通模擬系統(tǒng)有較強(qiáng)的與實(shí)際聯(lián)系性，可操作性強(qiáng)。 買文檔就送您 01339828或 11970985 12 章小結(jié) 在本章中簡單的介紹了 一般組成及普遍的 品的工作原理。還對(duì)制系統(tǒng)的性能要求及評(píng)價(jià)指標(biāo)做了一定介紹。簡單闡述了幾種現(xiàn)有的 著重介紹了目前 制技術(shù)的 計(jì)算機(jī)評(píng)測方法及其基本原理。 買文檔就送您 01339828或 11970985 13 第 3章 制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模 為二十世紀(jì)最偉大的汽車制動(dòng)安全裝置。在有效地縮短制動(dòng)距離以及保證制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性，在防止緊急制動(dòng)時(shí)車輛向更危險(xiǎn)工況過渡，有效地保證駕乘人員以及行人的安全方面具有不可替代的作用，由于 的非線性特性，以及在做仿真時(shí)，由于完整車輛模型本身比較復(fù)雜，根據(jù)不同的仿真，車輛模型在不同程度上有不同地簡化，為減少因車輛模型的簡化而帶來的仿真精度問題，急切地尋找精確的整車仿真模型成為解決問題的關(guān)鍵，將其與兩種輯控制器進(jìn)行連接并進(jìn)行聯(lián)合仿真 8。對(duì)結(jié)果 進(jìn)行了對(duì)比分析研究。并為后續(xù)的更高精度的仿真指明了方向?qū)ρb備 汽車制動(dòng)系統(tǒng)來說，其仿真模型主要包括以下幾個(gè)子模型 :整車動(dòng)力學(xué)模型、制動(dòng)器模型、輪胎動(dòng)力學(xué)模型以及 制器模型。 車動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型的建立 車動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型簡介 汽車是一個(gè)多自由度的復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，假如把所有可能的參數(shù)或自由度都引進(jìn)汽車的仿真模型中，分析或模擬將變得極為困難。相反，倘若把一些重要參數(shù)或自由度在模型中忽略了，將使模擬的結(jié)果不準(zhǔn)確。為此綜合考慮模型精度和可行性后，選擇了適合汽車制動(dòng)過程模擬的雙輪車輛模型以及單輪車輛模型進(jìn) 行研究。 對(duì) 于進(jìn)行在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)輸入下汽車的動(dòng)態(tài)響應(yīng)仿真研究 可根據(jù) 牛頓力學(xué) 建立十二自由度整車動(dòng)力學(xué)模型。 這里的 十二個(gè)自由度分別為 ： 整車縱向運(yùn)動(dòng)、整車側(cè)向運(yùn)動(dòng)、四輪的轉(zhuǎn)動(dòng)、車身的俯仰、側(cè)傾和橫擺運(yùn)動(dòng)、車身的垂向運(yùn)動(dòng)和左右輪的轉(zhuǎn)向。其在地面和汽車上分別固定有絕對(duì)坐標(biāo)系 相對(duì)坐標(biāo)系 對(duì)坐標(biāo)系固定于汽車非懸掛質(zhì)量上，以汽車靜止時(shí)整車質(zhì)心鉛垂線與車身側(cè)傾軸 (前后側(cè)傾力矩中心連線 )交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn) o，將過 o 點(diǎn)的水平面與汽車縱向?qū)ΨQ面交線定為 x 軸，并以前進(jìn)方向?yàn)檎?，同一水平面?nèi)與 x 軸垂直的軸線定為 y 軸， 以汽車左側(cè)方向?yàn)檎?，根?jù)右手定則取過 O 點(diǎn)豎直向上的直線為 z 軸。絕對(duì)坐標(biāo)系以汽車初始位置的整車質(zhì)心在地面上的投影為原點(diǎn) o， X、 Y 軸過 O 點(diǎn) (在地平面上 )，并分別與汽車在初始位置時(shí)的 x、 y 軸相平行， z 軸豎直向上。 列出汽車縱向 (沿 x 軸 )、橫買文檔就送您 01339828或 11970985 14 向 (沿 y 軸 )力平衡方程式、懸掛質(zhì)量垂直 (沿 z 軸 )運(yùn)動(dòng)力平衡方程式、懸掛質(zhì)量側(cè)傾(繞 x 軸 )、俯仰 (繞 y 軸 )運(yùn)動(dòng)力矩平衡方程式、汽車橫擺 (繞 x 軸 )運(yùn)動(dòng)力矩平衡方程式。然后，通過運(yùn)用其建立的輪胎縱滑與側(cè)滑聯(lián)合工況下的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，以及?jì)算回正力矩等，求出了輪胎力亦即整車所受的外力 9。 而要相當(dāng)準(zhǔn)確 地模擬懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系就要依據(jù) 多剛體動(dòng)力學(xué)方法建立的整車動(dòng)力學(xué)模型 ，其一般方法是將車輛的每個(gè)懸架部件作為一個(gè) 有質(zhì)量 剛 體，有與實(shí)際懸架形式相對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)鉸。雖然這種模型在 由于所有的懸架系的元件都被作為剛體看待下大大增加了計(jì)算量和計(jì)算時(shí)間，并硬件方面加大了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)仿真的難度但其能夠精確地模擬車輛的非線 性懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)特性 。 多剛體動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行整車動(dòng)力學(xué)仿真時(shí)要獲知大量 的懸架幾何參數(shù)以確定所有部件的相對(duì)位置和運(yùn)動(dòng)約束使其操作的難度也大大提高。 從以上可以看出， 若考慮所有的自由度，就必須列出相應(yīng)數(shù)量的運(yùn)動(dòng)微 分方程，這樣就使分析和求解變得極為困難。而且所需車輛參數(shù)較多且大多不易精確測量，可操作性較差，一些次要因素的干擾往往會(huì)降低 仿真的精度，反而不能突出問題的本質(zhì)與特性。因此必須抓住一些主要的自由度，在綜合考慮精度與可操縱性的同時(shí)，建立整車模型 10。為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)仿真的要求，并且在基于盡量少的已知整車參數(shù)的前提，根據(jù) 本文方真研究的實(shí)際需要采用牛頓力學(xué)的方法進(jìn)行整車動(dòng)力學(xué)建模 。 質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量定矢 p 對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)等于作用于質(zhì)點(diǎn)系的所有外力 矢量和（既主矢），其表達(dá)式為： p F（ 質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理也可以寫為： 式中， m 質(zhì)點(diǎn)系總質(zhì)量 , 質(zhì)心加速度 ,m/ 質(zhì)點(diǎn)系對(duì)于固定點(diǎn) O 的動(dòng)量矩 時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，等于所有作用于質(zhì)點(diǎn)系外力對(duì)于 O 點(diǎn)的主矩 表達(dá)式為： 00L M（ 買文檔就送您 01339828或 11970985 15 對(duì)單位剛體而言，其動(dòng)量矩 與剛體的角速度 的乘積，即： L=（ 對(duì)其應(yīng)用動(dòng)量矩定理的投影形式，則稱為剛體的歐拉方程，其表達(dá)式為： = （ 式中，角速度投影矩陣 = ；其反對(duì)矩陣000 = 。 輪車輛數(shù)學(xué)模型的建立 單輪車輛模型（見圖 忽略空氣阻力和車輪滾動(dòng)阻力 11。 車輛運(yùn)動(dòng)方程 （ 車輪運(yùn)動(dòng)方程 R M （ 圖 輪車輛模型 買文檔就送您 01339828或 11970985 16 車輪縱向摩擦 力 （ 式中， M 車輛質(zhì)量 , 車輛速度 ,m/s； 車輪摩擦力 ,N； I 車輪轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量 ,kg/ R 車輪半徑 ,m； 車輪角速度 ,s； 車輪與地面間的附著系數(shù)； N 車輪對(duì)地面的法向反力 ,N。 輪車輛數(shù)學(xué)模型的建立 雙輪車輛模型適合于模擬直線 制動(dòng)和驅(qū)動(dòng)問題，研究車輛制動(dòng)時(shí)載荷轉(zhuǎn)移問題?？紤]車輪滾動(dòng)阻力，不考慮車輛的橫向運(yùn)動(dòng) 12。在四輪車輛模型的基礎(chǔ)上，將左右兩輪合并為一個(gè)車輪，形成一個(gè)摩托模型，是雙輪車輛模型的主要方法，見圖 可以得到下列方程組 5： 前軸 1 1 1 1 1 1 1 1 N E N R （ 后軸 2 2 2 2