防抱死制动系统控制器的仿真及实验研究

论文摘要

随着汽车工业的不断发展,人们越来越重视汽车的安全性问题。汽车防抱死制动系统是一种主动安全装置,它能够提高汽车的安全性能,减少交通事故的发生率,保证汽车安全制动,现在已经成为许多车辆的必备装置。但我国ABS的检验主要依靠装车道路实验,需要耗费大量财力、人力与时间,缺乏高效、准确的室内检测手段,难以满足ABS生产与开发的需求,所以仿真研究对汽车防抱制动系统的研究及汽车制动性能的提高具有重要的现实意义。本文介绍了国内外ABS的发展状况和ABS实验研究的情况,详细分析了制动系统工作过程及ABS的工作原理、ABS控制器的硬件结构和各部分功能及阐述了ABS控制器控制算法。传统的车体制动模型是根据车体受力分析而推导出的,本文提出了一种基于动能转化建立制动模型的新方法。该方法根据在制动时车体动能主要消耗在轮胎与地面的摩擦力做功和车轮制动器内摩擦力做功的原理,推导出了单轮制动过程的数学模型。为了验证该制动模型的正确性,在MATLAB/SIMULINK环境下对安装有ABS控制器的车体制动模型进行了仿真实验,仿真实验结果与装有ABS控制器的车体道路实验结果相比,结果表明基于车体动能转化方法分析车体制动过程是可行的。建立了运用Bang-Bang控制滑移率、PD控制滑移率、逻辑门限值控制算法的ABS控制器的仿真模型,进行了动态仿真,并将仿真结果进行了对比分析。仿真结果分析表明,在已知路面最佳滑移率时,PD控制滑移率算法的控制效果最好,但在实际应用中最佳滑移率的判断较难所以逻辑门限值算法较为实用。初步设计了ABS控制器的硬件电路和ABS简易实验台,利用该简易实验台可以对所设计的ABS控制器进行初步实验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 防抱死制动系统的发展
• 1.2.1 国外防抱死制动系统的发展
• 1.2.2 国内防抱死制动系统的发展
• 1.2.3 防抱死制动系统控制算法概述
• 1.3 ABS 性能实验研究方法的现状
• 1.3.1 应用软件进行动力学仿真
• 1.3.2 惯性式滚筒制动台
• 1.4 本文主要研究的内容
• 第2章 汽车制动系统及防抱死原理
• 2.1 制动系统的组成
• 2.1.1 真空助力器
• 2.1.2 制动主缸
• 2.1.3 盘式制动器
• 2.1.4 制动片
• 2.1.5 制动液
• 2.2 防抱死制动系统的工作原理
• 2.3 防抱死制动系统控制器
• 2.4 本章小结
• 第3章 车体制动模型的建立与仿真
• 3.1 车体动力学模拟方法
• 3.1.1 人工建模及编程计算方法
• 3.1.2 图形建模计算方法
• 3.1.3 计算机模拟方法
• 3.2 车体动力学模型分类
• 3.2.1 一般车辆模型
• 3.2.2 四轮车辆模型
• 3.2.3 双轮车辆模型
• 3.2.4 单轮车辆模型
• 3.3 基于车体动能转换的制动数学模型的推导
• 3.3.1 车体动能消耗的数学模型
• 3.3.2 车轮转速的数学模型
• 3.3.3 制动轮缸内压强的数学模型
• 3.3.4 滑移率-附着系数的数学模型
• 3.4 车体制动模型的仿真
• 3.4.1 仿真模型的建立
• 3.4.2 仿真结果及分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 防抱死制动系统控制器的建模及仿真
• 4.1 PD 控制滑移率的防抱死制动系统算法设计
• 4.1.1 PD 控制滑移率控制算法的设计
• 4.1.2 PD 控制滑移率控制算法的模型建立
• 4.1.3 仿真结果分析
• 4.2 逻辑门限值控制的防抱死制动系统设计及仿真
• 4.2.1 基于逻辑门限值控制算法的模型建立
• 4.2.2 仿真结果及分析
• 4.3 三种控制算法对比分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 防抱死制动系统控制器实验设计
• 5.1 ABS 控制器硬件电路设计
• 5.1.1 控制器主控芯片及外围电路
• 5.1.2 轮速检测电路
• 5.1.3 电磁阀及电机的驱动电路
• 5.1.4 实验调试结果
• 5.2 防抱死制动系统控制器简易实验台设计
• 5.2.1 ABS 简易实验台组成及结构
• 5.2.2 ABS 简易实验台的工作过程
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢