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電子機械制動系統(tǒng)的滑?刂品治稣撐
1電子液壓制動系統(tǒng)與電子機械制動系統(tǒng)的組成及原理比較
1.1電子液壓制動系統(tǒng)組成及工作原理
(1)制動踏板單元。包括踏板感覺模擬器、踏板力傳感器或和踏板行程傳感器以及制動踏板。踏板感覺模擬器是EHB系統(tǒng)的重要組成部分,為駕駛員提供與傳統(tǒng)制動系統(tǒng)相似的踏板感覺(踏板反力和踏板行程),使其能夠按照自己的習慣和經驗進行制動操作。踏板傳感器用于監(jiān)測駕駛員的操縱意圖,一般采用踏板行程傳感器,采用踏板力傳感器的較少,也有二者同時應用,以提供冗余傳感器且可用于故障診斷。
(2)液壓控制單元(HCU),HCU中一般包括如下幾個部分:獨立于制動踏板的液壓控制系統(tǒng)一該系統(tǒng)帶有由電機、泵和高壓蓄能器組成的供能系統(tǒng),經制動管路和方向控制閥與制動輪缸相連,控制制動液流入或流出制動輪缸,從而實現(xiàn)制動壓力控制。
(3)傳感器包括輪速傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器,用于監(jiān)測車輪運動狀態(tài)、輪缸壓力的反饋控制以及不同溫度范圍的修正控制等。
1.2電子機械制動系統(tǒng)組成包括
(1)制動執(zhí)行機構。EMB有4套制動執(zhí)行機構,每一套執(zhí)行機構都包括力矩電機、制動器外殼、制動墊塊及動力控制模塊,它們作為一個整體將制動力施加在制動盤上。
(2)中央控制模塊(ECU)。接收來自各種傳感器的信號,為執(zhí)行機構的控制模塊提供控制信號(如制動執(zhí)行機構需產生的力矩)。
(3)各種傳感器。提供及時、準確的信號給ECU,比如輪速傳感器、踏板位移傳感器。
(4)電源。EMB工作時的峰值功率為2kW,再加上其他汽車附件工作時的峰值功率,總功率大概在12.3kW左右。而當今汽車上的12V電源只能提供3kW左右的能量,僅能勉強滿足汽車必要部件的工作要求,若要兼顧舒適性,就需要安裝能夠提供更高能量的42V電源。
2EHB與EMB性能對比
EHB和EMB的差異主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)結構。EHB依然采用液壓系統(tǒng)提供動力,其制動過程離不開液壓部件,因此其結構還不夠簡單,而EMB則完全拋棄了液壓部件及管道,結構更簡單,維護安裝更加方便。同時由于沒有了帶有腐蝕性的液壓液體,更加環(huán)保。
(2)性能。由于其執(zhí)行機構的內在特性,EHB的反應時間稍長,但是,對于重型車輛或工業(yè)車輛,只有EHB系統(tǒng)可以產生較大的制動力矩,以滿足大噸位車輛的制動要求,而EMB暫時提供不了。
(3)可靠性。由于EHB的主要執(zhí)行機構為發(fā)展很成熟的液壓機構,同時又有備份制動系統(tǒng),所以該系統(tǒng)具有很好的可靠性。而EMB系統(tǒng)作為一套全新的制動系統(tǒng)。發(fā)展還不完善,也沒有其他備份制動系統(tǒng),其可靠性要低于EHB,但隨著科技的進步,這個問題很快就能解決。
(4)能源供應方面。在優(yōu)化設計下,EHB只需要14V的電源就能滿足制動要求,而EMB則需要42V電源。另外,EMB系統(tǒng)可以極大程度地減少整車重量,從而提高汽車性能及經濟性。使汽車總裝過程變得更簡單,更快捷。EMB系統(tǒng)增加了和其他汽車系統(tǒng)的連接性,使更高級功能的牽引控制和汽車穩(wěn)定控制變得更加簡單,同時EMB系統(tǒng)易于改進,略加變化即可增設各種電控制功能以及與將來的交通管理系統(tǒng)進行聯(lián)網工作川。雖然EHB系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)制動系統(tǒng)有了比較大的進步,但其仍具有局限性,其出現(xiàn)主要是為研宄生產EMB系統(tǒng)打下基礎jMB系統(tǒng)有著其他制動系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點,它是未來制動系統(tǒng)發(fā)展的必然方向。
3滑?刂破髟O計
滑模變結構控制是一種非線性控制策略,是按照系統(tǒng)狀態(tài)偏離滑模面的程度來變更控制器結構,使系統(tǒng)按照滑動面所規(guī)定的規(guī)律運行的一種控制方法,可實現(xiàn)以簡單的控制規(guī)律來協(xié)調動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能之間的矛盾。
車輛制動時,為獲得最大的制動效能并防止抱死,須調整車輪的滑移率到最佳滑移率以獲得最大的地面附著力。但是,最佳滑移率取決于路面條件(如干瀝青與濕瀝青的對比)。無論是哪種路面條件,最大的路面摩擦因數(shù)約等于滑移率為0.2的路面摩擦因數(shù),因此有必要研宄以滑移率等于0.2為控制目標的滑?刂破。汽車防抱死制動系統(tǒng)可通過自動調節(jié)車輪制動壓力將汽車滑移率保持在具有最大地面摩擦力的范圍內,從而防止汽車制動時因車輪抱死而引起汽車側滑、甩尾等不良后果,提高汽車的方向穩(wěn)定性和轉向操縱能力,縮短制動距離。在目前常用的汽車ABS中,大多采用邏輯門限值和滑?刂频确椒ā_壿嬮T限值控制法簡單實用,但它把路面附著條件在較大范圍內連續(xù)變化的情況分為3種狀態(tài)而沒有考慮行駛路面附著系數(shù)的變化,因此,它難以控制汽車ABS在不同的路面附著系數(shù)下都達到最佳制動效果。滑?刂品芸焖俣鴾蚀_地將汽車滑移率控制在設定的最佳滑移率上,即產生最大縱向附著力所對應的汽車滑移率。由于在不同附著系數(shù)的行駛路面上,汽車具有不同的最佳滑移率,因此,以靜態(tài)設定的最佳滑移率為目標的滑?刂品,難以滿足處于不同路面附著條件下的汽車ABS的控制要求。
基于路面識別的汽車ABS滑?刂品椒ǜ鶕(jù)ABS制動過程中的汽車滑移率、減速度的動態(tài)變化來對當前路面進行識別,獲取當前路面對應的汽車最佳滑移率,并以此作為汽車ABS滑?刂频哪繕耍ㄟ^對汽車ABS進行基于最佳滑移率的滑模控制,使汽車實際滑移率調節(jié)到當前路面對應的汽車最佳滑移率上,從而提高汽車制動效能和方向穩(wěn)定性。為此,經過對一部分材料的研宄,筆者覺得基于路面識別的汽車ABS滑模控制方法是比較好的一種方法。
4結語
根據(jù)計算機仿真實驗表明,基于路面識別的汽車ABS滑?刂品椒軌蜉^準確地判斷出當前路面附著條件,使汽車滑移率控制在當前路面對應的汽車最佳滑移率上,從而使車輪獲得足夠大的地面制動力及較大的側向力,該方法不僅可以使汽車制動時間減少m,提高汽車的制動效能,而且能夠提高汽車的方向穩(wěn)定性和行駛的安全性。
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