开题报告-基于AMESIM的汽车液压ABS建模与仿真.doc

中 北 大 学毕业论文开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院：机械与动力工程学院专 业：车辆工程设 计 题 目：基于AMESIM的汽车液压ABS建模与仿真指导教师:2017年 3 月 1 日毕 业 论 文 开 题 报 告1选题依据：文 献 综 述ABS充分发挥轮胎与路面的潜在附着力、最大限度地改善汽车的制动性能，以满足行车安全的需要，一直是人们追求的目标。进入20 世纪70年代以来由于电子技术的发展，使得ABS的可靠性显著改善，功能也得以完善。20 世纪70年代后，随着大规模集成电路的应用以及精密液压元器件的制造技术走向成熟ABS的功能得到了很大的改善。加之汽车行驶速度的提高致使制动时车轮的拖滑成为行车安全的重大隐患之一，促使ABS的使用日益广泛。1.1 ABS的作用及优点汽车防抱死系统，简称ABS（Anti-Lock Break System）。ABS是现代汽车制动系的关键之一，它是用来在汽车制动过程中，防止车轮完全抱死，提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力，缩短制动距离的一种安全装置1。ABS可在汽车制动时根据车轮的运动养成自动调节车轮的制动压力，防止车轮抱死，其实质就是使传统的制动过程变为瞬间的控制过程，即在制动时使车轮与地面达到抱而不死，死而不抱的状态，其目的是使车轮与地面的摩擦力达到最大，同时又可以避免后轮侧滑和前轮丧失转向能力，以使汽车取得最佳的制动效能12。ABS技术有以下优点：保持汽车制动时的方向稳定性；保持汽车制动时的转向稳定性；减少汽车制动时轮胎的磨损。ABS能防止轮胎在制动过程中产生剧烈的拖痕，提高轮胎使用寿命；减少驾驶员的疲劳强度(特别是汽车制动时的紧张情绪)；缩短制动距离。 ABS能保证汽车在雨后、冰雪及泥泞路面上获得较高的制动效能，防止汽车侧滑甩尾(松散的沙土和积雪很深的路面除外)13。1.2国内外研究现状 ESP(电控行驶平稳系统，英文全称Electronic Stabilty Program)包含ABS及ASR，是这两种系统功能上的延伸，它能防止车轮在制动时抱死和在启动时打滑。美国高速公路安全管理协会(NHTSA)通过测试认为，安装有ESP对驾驶者控制车辆可以有很大帮助。ESP不断地测检车辆的行驶状态，当发生紧急情况时它会迅速反应，通过液压调节器调节每个车轮的制动压力和干预发动机的牵引力，以降低车辆的侧滑危险。有研究表明，ESP能使交通事故降低50%。ABS在增加了ASR功能后，主要的变化是在电子控制单元中增加了驱动防滑逻辑系统，来监测驱动轮的转速。ASR大多借用ABS的硬件，两者共存一体，发展成为ABS/ASR系统。然而ABS/ASR只是解决了紧急制动时附着系数的利用，并可获得较短的制动距离及制动方向稳定性，但是它不能解决制动系统中的所有缺陷11。 尽管ABS并不能使汽车达到完美的安全状态，但是它的出现使得汽车的安全性有了非常大的提升。中国汽车工业发展规划中把ABS技术开发应用列为第一条。ABS作为现代汽车的一项关键性技术，它具有广阔的发展前景1314。 目前，中国政府已制定车辆安全性方面的强制性法规，GB12676-1999汽车制动系统结构、性能和试验方法，规定首先在重型车和大客车上安装电子控制式ABS15。GB7258-2004机动车运行安全技术条件又具体规定了必须安装的车型和时间。规定决质量大于12000kg的长途客车和旅游客车总质量大于16000kg 允许挂接总质量大于10000kg 的挂车的货车及总质量大于10000kg的挂车必须安装ABS。 中国有许多单位和企业从事ABS的研制工作，东风汽车公司、重庆公路研究所、北京理工大学、清华大学、上海汽车制动系统有限公司和山东重汽集团等。其中山东重汽集团引进国际先进技术进行研究已取得了一些进展。重庆公路研究所研制的适用于中型汽车的气制动FKX-ACI型ABS装置已通过国家级技术鉴定，但各种制动情况的适应性还有待提高。清华大学研制的适用于轻型和小型汽车的液压ABS系统，北京理工大学和上海汽车制动系统有限公司致力于轿车的液压ABS系统的研究，已分别取得初步成果78。1.3选题的意义及依据 汽车防抱死制动系统对提高汽车主动安全性有显著作用，ABS已越来越广泛地装备于各种车辆，而国内的技术并不成熟，主要依赖于进口因此。中国对ABS制动系统的研究大多集中在ECU的控制理论及ABS的匹配试验方面，而对ABS液压系统的理论模型研究相对较少，因此，在理论模型包含的多个液压单元的诸多重要参数的选择和匹配问题上缺乏系统的理论研究。因此建立合理的液压ABS系统模型并对其进行研究分析，是提高国产ABS及竞争力的必要工作147。 AMESIM使得用户从繁琐的数学建模中解放出来从而专注于物理系统本身的设计。基本元素的概念，即从所有模型中提取出的构成工程系统的最小单元使得用户可以在模型中描述所有系统和零部件的功能， 而不需要书写任何程序代码。AMESIM现有的应用库有：机械库、信号控制库、液压库（包括管道模型）、液压元件设计库 （HCD）、动力传动库、液阻库、注油库 （如润滑系统）、气动库（包括管道模型）、电磁库、电机及驱动库、冷却系统库、热库、热液压库（包括管道模型）、热气动库、热液压元件设计库 （THCD）、二相库、空气调节系统库5。 建立包括电磁阀在内的完整的ABS液压系统模型，该模型跨越了电磁、液压、机械、控制多个领域，只有AMESim和少数几种数学软件能将如此多学科领域的系统建立在统一的平台上。AMESim软件中的元件间都可以双向传递数据，并且变量都具有物理意义，该软件中的一个接口可以传递多个变量使得不同领域的模块可以连接在一起，它还具有多种仿真方式，可以提高系统的稳定性和保证仿真结果的精度，为ABS的设计和改进提供了简便可靠的手段56。 毕 业 论 文 开 题 报 告研究方案：2.1研究内容 1.掌握ABS的工作原理及其结构； 2.了解ABS内部液压元件的参数及工作特性； 3.学习AMESIM软件； 4.利用AMESIM搭建ABS系统模型，并定义系统内各个单元的参数。 5.用AMESIM对ABS系统的增压、减压、保压等工况进行仿真，并对仿真结果进行验证。 6.探讨相关元件的主要参数对ABS液压相应特性的影响。2.2研究方法和手段 文献研究法被广泛用于各种学科研究中，在“基于AMESIM的汽车液压ABS建模与仿真”这个课题中，此方法的作用有：1.能了解有关ABS的发展和现状以及ABS的工作原理及过程，能了解ANESIM仿真的方法和思路，有利于确定整体方向。2.能得到丰富的现实资料的比较资料。3有助于了解ABS和AMESIM的全貌，有利于形成利用AMESIM对汽车液压ABS仿真的整体思路。利用文献研究法，根据一定的研究目的或课题，通过调查文献来获得资料，从而能够全面地、正确地了解掌握“基于AMESIM的汽车液压ABS建模与仿真”的方法。2.3研究过程及途径 在利用AESIM软件搭建ABS模型前先根据任务书计算出搭建ABS所需元件（如具有摩擦和可配置的止动块的质量、活塞、二位二通电磁阀等）的参数，然后利用AESIM中的Mechanical库、Hydraulic库、Hydraulic Component Design库等搭建ABS模型并根据计算结果设置各元件的参数（如质量块的质量、最高移动限制等，活塞的直径、杆的直径等），之后利用AESIM进行ABS各工况的仿真与实验数据进行对比，改变相关的参数观察仿真结果并探讨相关参数对ABS系统的影响。 1.检索相关资料文献，通过学习掌握ABS的工作过程、原理及其内部结构。 2.学习制动轮缸、制动主缸等的结构、特性，并掌握其公式计算。 3.学习AMESIM并用其搭建ABS模型，由任务书得各工况下制动主缸的压力为6MPa，设置各元件的参数以达到制动主缸的压力。 4.用AMESIM对构建完善的ABS液压系统进行仿真。 5.改变参数，自行探讨相关参数对ABS液压相应特性的影响。 6.通过制动轮缸压力联系路面附着力，验证模型的正确性。2.4工作进度安排2017年 2月29日3月15日 查阅背景资料、翻译资料、撰写开题报告； 3月16日4月15日 学习AMESIM软件；4月16日4月30日 学习ABS原理结构，学习液压元件等 5月 1 日6月 1 日 利用AMESIM对ABS进行仿真与分析； 6月 2 日6月10日 撰写毕业设计说明书，参加毕业答辩； 毕 业 论 文 开 题 报 告指导教师意见： 指导教师： 年 月 日 毕 业 论 文 开 题 报 告参考文献 1 周志立 徐立友.汽车ABS原理与结构M.北京：机械工业出版社, 2011.13 2 张晋，孔祥东，姚静等.汽车防抱死制动系统液压控制单元的建模与仿真J.河北：燕山大学:汽车工程.2016.21.(2):35 3 王国业.汽车ABS在对开路面上的弯道制动性能J.北京：北京理工大学学报 .2006,37（9）：2527 4 徐国民，马明星，黄锦川等.基于AMESim的汽车液压ABS建模与仿真J.北京：先进制造技术 .2011,28(1):3742 5 梁全 苏齐莹.液压系统AMESim计算机仿真指南M.北京：机械工艺出版社，2014.13202 6 陶润，张红，付德春等. 基于AMESim的ABS液压系统的建模与仿真J. 广东：广东交通职业技术学院学报.2010，9(1):4647 7 杨武双.基于AMESim的车辆防抱死制动系统的仿真研究D.湖南：湖南大学硕士学位论文.2011 8 刘芳，张新.基于AMESim的汽车ABS/ESP集成液压控制单元的建模与仿真J.湖南：汽车工程学报.2011，1（2）：25 9 余志生.汽车理论M.北京：机械工业出版社 .2006.56201 10 陈家瑞 马天飞. 汽车构造M. 北京：人民交通出版社. 2005.79156 11 贺利乐.液压与液力传动M.北京：国防工业出版社.2011.38126 12 李壮云.液压元件与系统M.北京：机械工业出版社.2011.2159 13 蔡兴旺.汽车构造与原理M.2.北京：机械工业出版社.2009.28 14 王望予.汽车设计M.4.北京：机械工业出版社.2009.156 15 侯光钰.车辆防抱死制动系统的控制技术研究D.