（光学工程专业论文）abs汽车等价制动试验技术初探.pdf

n j 济人学坝i j 学位论上摘要 摘要 本论文针对现有a b s 汽车制动性能检测方法存在的不足，对a b s 汽车制动 性能的室内等价试验技术进行了初步探索。 文中首先建立了四分之一车辆动力学模型，研究了增减制动力矩斜率对正、 负角加速度控制和滑移率控制两类模式a b s 控制品质的影响。对滑移率控制模 式，还研究了制动初速度对a b s 控制品质影响。得到了路面附着系数、最佳滑 移率以及制动仞始车速之间的关系。根据不同路面、不同制动初速度时，最佳滑 移率足一个随之而变动的事实，提出了a b s 控制品质的评价指标。 论文运用自行建立的a b s 汽车整车动力学模型，仿真分析制动初速、路面 附着系数对制动效能的影响规律，为实现a b s 汽车室内制动等价试验提供了基 础性理论依据。 论文最后进行了a b s 汽车室内等价制动的试验设计，提出了新型制动测试 台的概念设计、结构原理框图以及试验项目和试验规范。首次提出了采用特制光 滑低附着轮胎来实现多种路面条件下的制动性能评价，首次提出了以液压伺服惯 性模拟加载机构实现轴荷转移模拟和转向制动联合工况模拟，这些措施扩展了检 测工况，一定程度上实现了室内全工况制动性能的分析与评价，弥补了现有整车 道路制动测试的不足。 本文研究结论可作为新型a b s 汽车制动试验台的设计基础，并可据此拟定 a b s 汽车室内制动性能试验规范的基础。 关键词：a b s 汽车制动测试评价指标室内等价试验 液压伺服惯性模拟全工况制动测试 a b s t r a c t b a s e do nt h ed i s a d v a n t a g e so fc u r r e n tb r a k i n gt e s t i n gm e t h o d s ，t h i s p a p e rm a k ep r e l i m i n a r yr e s e a r c ho nt h ee q u i v a l e n te x p e r i m e n tt e c h n i q u ef o r t h eb r a k i n gp e r f o r m a n c eo fv e h i c l ew i t ha b s ( a n t il o c kb r a k i n gs y s t e m ) t of i n do u tt h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h es l o p eo ft h ei n c r e a s i n go r d e c r e a s i n gb r a k i n gt o r q u ea n dt h ec o n t r o lr e s u l tu n d e rt h ep o s i t i v e n e g a t i v e w h e e lr o t a t i o na c c e l e r a t i o nc o n t r o lt y p ea n dt h es l i p - r a t ec o n t r o lt y p e f i r s t ， 1 n j 济人学坝i j 学位论上摘要 摘要 本论文针对现有a b s 汽车制动性能检测方法存在的不足，对a b s 汽车制动 性能的室内等价试验技术进行了初步探索。 文中首先建立了四分之一车辆动力学模型，研究了增减制动力矩斜率对正、 负角加速度控制和滑移率控制两类模式a b s 控制品质的影响。对滑移率控制模 式，还研究了制动初速度对a b s 控制品质影响。得到了路面附着系数、最佳滑 移率以及制动仞始车速之间的关系。根据不同路面、不同制动初速度时，最佳滑 移率足一个随之而变动的事实，提出了a b s 控制品质的评价指标。 论文运用自行建立的a b s 汽车整车动力学模型，仿真分析制动初速、路面 附着系数对制动效能的影响规律，为实现a b s 汽车室内制动等价试验提供了基 础性理论依据。 论文最后进行了a b s 汽车室内等价制动的试验设计，提出了新型制动测试 台的概念设计、结构原理框图以及试验项目和试验规范。首次提出了采用特制光 滑低附着轮胎来实现多种路面条件下的制动性能评价，首次提出了以液压伺服惯 性模拟加载机构实现轴荷转移模拟和转向制动联合工况模拟，这些措施扩展了检 测工况，一定程度上实现了室内全工况制动性能的分析与评价，弥补了现有整车 道路制动测试的不足。 本文研究结论可作为新型a b s 汽车制动试验台的设计基础，并可据此拟定 a b s 汽车室内制动性能试验规范的基础。 关键词：a b s 汽车制动测试评价指标室内等价试验 液压伺服惯性模拟全工况制动测试 a b s t r a c t b a s e do nt h ed i s a d v a n t a g e so fc u r r e n tb r a k i n gt e s t i n gm e t h o d s ，t h i s p a p e rm a k ep r e l i m i n a r yr e s e a r c ho nt h ee q u i v a l e n te x p e r i m e n tt e c h n i q u ef o r t h eb r a k i n gp e r f o r m a n c eo fv e h i c l ew i t ha b s ( a n t il o c kb r a k i n gs y s t e m ) t of i n do u tt h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h es l o p eo ft h ei n c r e a s i n go r d e c r e a s i n gb r a k i n gt o r q u ea n dt h ec o n t r o lr e s u l tu n d e rt h ep o s i t i v e n e g a t i v e w h e e lr o t a t i o na c c e l e r a t i o nc o n t r o lt y p ea n dt h es l i p - r a t ec o n t r o lt y p e f i r s t ， 1 j ；开入 ：，! l # 也l 仑上 摘笠 aq u a r t e rv e h i c l ed y n a m i c sm o d e li ss e tu p t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h er o a d a d h e s i o nc o e f f i c i e n t 、t h eo p t i m a ls l i p r a t ea n dt h ei n i t i a lb r a k i n gv e l o c i t yi s p r e s e n t e d a sar e s u l t ，t h ec o n t r o lr e s u l to fb r a k i n gp e r f o r m a n c ef o rv e h i c l e w i t ha b si sp u tf o r w a r d b a s e do nt h ew h o l ev e h i c l ed y n a m i c sm o d e lw i t ha b s ，t h el a wb e t w e e n t h eb r a k i n gp e r f o r m a n c ea n dt h ei n i t i a lb r a k i n gs p e e da n dt h er o a df r i c t i o n c o e f f i c i e n ti sf o u n do u t i tl a yf o u n d a t i o nf o rt h eb a s i ct h e o r yo ft h ee q u i v a l e n t b r a k i n gt e s tm e t h o d s e v e n t u a l l y ，t h i sp a p e rp r e s e n t st h em e t h o d so fe q u i v a l e n tb r a k i n gt e s t i n g i n d o o r sf o rt h ev e h i c l ew i t ha b s t h ep a p e rs p e c i f i e st h ec o n c e p td e s i g n 、 s t r u c t u r et h e o r yo ft h ef a c i l i t ya n dt e s ts p e c i f i c a t i o n s ，e t c t h ei m p l e m e n t a t i o n o fd i f f e r e n tr o a dc o n d i t i o n si sm a d eb yt h et i r ew i t hl o wr o a df r i c t i o nc o e f f i c i e n t f o rt h ef i r s tt i m e a l s ot h el o a dt r a n s f e ru n d e rb r a k i n gc o n d i t i o n si ss i m u l a t e db y t h eh y d r a u l i cs e r v om e c h a n i s mt oc a r r yo u tt h et e s t w i t hs u c hm e t h o d s 。t h e f u l lr a n g eo ft e s t i n gc o n d i t i o n sc a nb es i m u l a t e da n de v a l u a t e d 。i tc o m p e n s a t e f o rt h ed i s a d v a n t a g e so fr o a dt e s t i n gm e t h o d t h er e s e a r c hr e s u l to ft h ep a p e rc a nb et a k e na sd e s i g nb a s i sf o rn e w t y p ev e h i c l eb r a k i n gt e s t e rw i t ha b s t h es p e c i f i c a t i o n s o ft h e b r a k i n g p e r f o r m a n c et e s tc a nb ep u tf o r w a r do nt h eb a s i so ft h ep a p e n k e y w o r d s ：b r a k i n gp e r f o r m a n c ef o rv e h i c l ew i t ha b s e v a l u a t i o ni n d e x e q u i v a l e n tt e s tm e t h o d i n e r t i as i m u l a t i o nb yh y d r a u l i cs e r v om e c h a n i s m f u l lr a n g eb r a k i n gt e s t i n g r j 济人掌坝卜学位沦上声i j 声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文 + + 一 一。 2 、p l g ：柱塞。3 、s l v 选择阀。 该车的整车控制模式是两后轮按照低选原则进行轴控制，所谓的低选，就是 前面所说的同轴两个车轮在不同的附着路面得到不同的最佳滑移率，当控制滑移 率时，控制目标取用那个低的滑移率，故称之为低选。这样就保证汽车在各种条 第二帝a b s 汽下的制动捧制 件f 4 _ - 右两后轮的制动力相等，既使两侧车轮的附着系数相差较大，两个车轮的 制动力都限制在附着力较小的水平，使两个后轮的制动力始终保持平衡，保证汽 蕾花备平l | i 条件下制动时都具有良好的方向稳定性。当然，在两后轮按低选原则进 行轴控制时，可能出现附着系数较大的- - n 后轮附着系数不能充分利用的问题， 使汽车的总制动力减小。但应该看到，在紧急制动时，由于发生轴荷前移，在汽 车的总制动力中，后轮制动力所占的比例减小，尤其是前轮驱动的轿车，前轮的 附着力比后轮的附着力大得多，通常后轮制动力只占总制动力的3 0 左右，后 轮附着力未能充分利用的损失对汽车的总制动力影响不大。 2 6 本章小结： 本章简述了a b s 对汽车制动性能控制目标和基本工作原理。并以m k 2 0 型 a b s 系统为例，分析了a b s 的单轮控制过程和整车控制模式，同时指出了对于 非a b s 汽车，前轴总制动力厣是一个重要的评价制动稳定性能的指标。各章均 以本章所述的a b s 原理基础上，进行更深入的分析。同时，本章对控制规律的 分析，也为室内等价试验最终测试项目和内容提供了依据。 n j 济k 。 如! l 。学f t 沦上第王章a b s 汽下的柠制品质殷j 盼f 价指标 第三章a b s 汽车的控制品质及其评价指标 a b s 对汽乍制动控制的品质，在很大程度上取决于a b s 控制策略和控制逻 辑的完善性。a b s 控制模式有逻辑门限值控制、最优控制、滑动变结构控制及 鲁榨控制。随着控制理论和计算方法的发展，又出现了a b s 系统的模糊控制和 模糊神经网络控制等智能控制方法。但至今，多数产品仍采用实用性较强的j 下、 负角加速度门限值控制，并附加一些辅助门限值。 门限值控制法的控制参数与控制效果之间并不具备严格的函数关系，需要通 过不断调试获取最佳效果的控制参数，缺乏直接与设计参数紧密相关的评价指 标。而且系统的控制逻辑比较复杂，轮速的稳定性差。但是目前国内外a b s 产 品多数仍采用逻辑门限值控制。这是因为车辆a b s 对车辆的控制系统而言是一 个复杂的、本质非线性控制系统，而非线性控制器的设计有极大难度。虽然学术 界进行了大量的研究工作，但至今尚未见到有实用性成果在汽车上推广。而逻辑 门# 艮值控制技术不涉及到具体被控系统的数学模型，能够对控制系统的非线性进 行有效挖制。另一个重要原因就是基于降低成本的考虑，例如在传感器方面要求 较低，乒：需要轮速传感器。所以到目前为止，基于经验的逻辑门限值控制仍然是 大多数a b s 立= 品采用的控制方法。 桑塔纳汽车装用的m k 2 0 型a b s 是以采用车轮诈、负角加速度门限值控制 为主、滑移率为辅的控制方法，共设定五个控制门限：角加速度+ a 1 和角加速 度+ a ，负角加速度- - a 0 ，滑移率入1 ，滑移率入2 。本文以下在四分之一车辆模 型基础上，分别论述正、负角加速度门限值控制和滑移率控制的控制逻辑。 3 1 1 4 车辆模型 a b s 控制逻辑的研究中，常把汽车简化成一个车轮加四分之一车体质量的单 轮模型加以研究，如图3 1 所示。 1 7 c = 一一 图3 1 ( a ) 1 4 车辆模型 图3 1 ( b ) 1 4 车辆模型受力图 图3 1 ( a ) 为整车制动的俯视图，通过质心沿纵向和横向将汽车分成四个 几j 济人学帧i 学位论文 第三章a b s 汽车的控制品质及j e 计价指标 独立的部分，每一部分就称为四分之一车辆模型，并作以下假设：不考虑制动 时轴荷的转移，不考虑悬架弹性一阻尼特性对车轮载荷的影响。认为四个四分 之的车辆模型之间无力和力矩的联系，即每个车轮的状态变化各自独立。忽 略迎风阻力和滚动阻力。 图3 1 ( b ) 部分是在上述假设下的四分之一车辆模型( 以后简称单轮模型) ， 单轮模型虽然与实际车辆有很大的差别，从动力学角度看，它保留了单个车轮在 制动工况下最基本的运动特征和性能，可以满足对各个测量车轮的a b s 控制参 数进行理论分析和设计的需要。利用单轮模型获取的车轮控制规律和参数，经过 整车的适当匹配和调试( 如选用合理的布置形式，通过高选或者低选综合左右车 轮转速信号等) ，就可实现a b s 对整车制动性能的控制目标。 由图3 1 ( b ) 可得力学方程： 肼，；一e ( 3 1 ) z v 矗，= 一乃 1 - 0 rv ，2 2 a，f k ，t2 ( y 。一政宸) i v 。 ( 3 2 ) ( 3 3 ) 图3 1 ( b ) 中，f z 一车轮法向载荷；f x 一车轮纵向力：t b 一制动器制动力矩： m 一车轮质量；m 一1 4 车体加车轮质量和；一车轮角速度；v x ：一车体( 车 轮中心o ) x 方向线速度。另外其它参数定义：r 为车轮动力半径，1 w 为车轮对 0 点( 车轮中心) 的当量转动惯量。 3 21 4 车辆模型仿真框图 根据3 1 节1 4 车辆模型和附着系数模型，可以在m a t l a b s i m u l i n k 中编制相 应的1 4 车辆模型，其仿真框图如图3 3 所示。包括车体、液压制动系统，控制 逻辑、车轮模型以及附着系数模型。车体模型由脚z 。一以实现，其输入为由附 着系数模型算出的地面制动力，输出为两个：一个是车身的速度、另一个也是地 面制动力，直接输出到车轮模型上；车轮模型由j t 亩i 一互+ 只r 实现，输入为从 车体来的地面制动力、车体速度，以及从液压制动系统输入的制动力矩，输出为 由车体速度和车轮速度计算得到的滑移率，输出到附着系数模型中，车轮模型得 到的滑移率和车轮角加速度输出到控制逻辑中；控制逻辑的输入为车轮模型输出 的滑移率和车轮角加速度，输出为信号u 1 和u 2 ，输出到液压制动系统中。 3 1 几j 济人学坝l j 学位论上第三章a b s 汽下的挖制品质及j l 评价指标 吐u l = ；1 。时，系统增加力矩： “u 1 ：= ，0 1 系统减小力矩： ：二三系统保持力矩： 液i 制动系统根据控制逻辑输入的信号，完成增加制动力矩、保持制动力矩和减 小制动力矩这一过程。附着系数模型输入为从车轮而来的滑移率，输出为路面纵 向附着系数，输出到车体模块中，计算地面制动力。下面详细介绍这几i f - 模块。 饕o 图3 2附着系数模型 图3 31 4 车辆模型仿真框图 3 2 1 理想的制动附着系数模型 路面附着系数是汽车行驶时最主要的环境参数，对a b s 的控制效果有决定性 的影响。路面附着系数与路面类型和状况、轮胎材质和结构、车速和车轮载荷等 多种因素有及其复杂的关系，至今尚不可用严格的函数式来描述。a b s 对汽车 制动性能控制时，理想的方案是实时识别汽车目前时刻的车轮所处路面的附着系 数，但将导致系统结构的复杂和成本的上升，很难实用推广。本文以下研究时， 将借用一种由大量实测试验数据拟和得到的经验公式【4 】 6 ( a ) ；6 0 + a s i n b a r c t a n c a - d ( c x a r c t a n ( z c ) ) ( 3 - - 4 ) 低附着路面：a = 0 2 5 ，b = 2 4 ，c = 6 0 ，d = 0 9 ：对于高附着路面：a = 0 7 ， b = 2 4 ，c = 6 0 ，d = 0 9 ；初始值为定义为0 。 3 2 2 控制逻辑 3 2 2 1 一、负角加速度门限值控制方法 由a b s 理论，可以知道在滑移率达到一定数值情况下，此时减小制动力矩， 使车轮不要抱死：但是制动力矩也不能减小过度，使得汽车制动不充分，在实际 a b s 应用过程中，采取估算方法得到滑移率，存在一定的问题，下面以正负角 3 2 l 蒌善黧 酗4 是汽车割椭车轮减速过程乏：乏羔醯之麟车轮捌f 始降 二辅删骺，翩觚址m 制等乏蕃聂又滑的局黼错 僻蜊施默甄竺：= 叠捕鳓跳种恸旃， 等篡篓瑟磊，：墨 搿篡蕉篡羞嚣。 随之减小，与制动力矩之差急静l 增大最终忧忏h 第三章a b s 汽乍的拄制品质及j e 计价指标 f ：；) 蚓2 1 2 可看到，滑移率在入州处，侧向附着系数肛。有较大的值，能够确 保汽车方向的稳定性和操纵性。如果滑移率超过入。，则车轮容易抱死，通常把 0 ( ) 入入。叫做稳定区域，入。入1 0 0 ( ) 叫做非稳定区域。 2 车轮币角加速度和负角加速度控制 图3 4 可以看出，当车轮要抱死时，角加速度会有一个突变，以该值作为车轮 将发生抱死的信号，取为控制器的一个主控制信号，这个控制信号是车轮负角加 速度- - a o ：同时，为了不使得车轮过度减压，当车轮加速到一定程度时，也就是 车轮角加速度达到一个正值时候，取这个信号为控制器的另一个信号，开始增大 车轮制动力矩，这个控制信号是车轮j 下角加速度信号+ a l ，这就是车轮讵角加速 度和负角加速度联合控制。图3 5 为正角加速度和负角加速度联合控制计算机模 剖： 嬲毫甲甲髓艘怕 一 a b s 控制器 图3 5矿角加速度和负角加速度控制模型 图3 6正角加速度和负角加速度逻辑框图 输入为由车轮模型来的滑移率和车轮角加速度，输出量为液压和制动系统信 号组合“。和“：，这两个信号输入到液压和制动系统计算机模型中去，这两个信号 第三节a b s 汽下的控制品质及l c 评价指标 组合。丈现增加制动力矩、减小制动力矩和保持制动力矩逻辑。其中角加速度门 限值为一a 1 ，负角加速度门限值为一a 0 ，输入的角速度变化率为a ，输入的滑移 率为、( 此程序中未编入滑移率控制) ，输出信号为u l 和u 2 。 ：2 二1 0 时，系统增加力矩：f ：二。1 系统减小力矩；：二0 0 系统保持力矩： l “，=l “， 。 l “，= 。 设定值- l - a l 和一a 0 由实际制动效果以及滑移率控制效果评价，需要r - ha b s 相应的评价指标确定。 3 2 3 液压和制动系统模型 实际上。可以把液压系统的轮缸压力简单的线性化，为： f 1增压 知一 j 1 尝 _ 5 ) 式i ，譬为制动轮缸的压力变化率，一阀的线性化系数力矩的变化率， 但是在仿真模拟中，作用在车轮上的是制动力矩，轮缸的压力表达式无法直接应 用，需要使用制动力矩的变化表达式，如下： 皇! 生。七。“ ( 3 6 ) 式中屯一是与制动器的结构参数和线性化系数七。有关的常数。因为不同的 增加制动力矩变化率和减小制动力矩变化率对a b s 的控制性能会发生影响，可 以把作用在车轮上的制动力矩的变化率写成： 缈； 增加制动力矩 扣0 保燃矩( 3 _ 7 ) l 保持制动力矩 n j 济人i # 巧! i # 位论文第三章a b s 汽下的控制品质及j 评价指标 确 u 1 和u 2 r u 1 u i u 2 u d 上 i 轵分l l ，7 一、 蜊锄 图3 7 液压制动系统程序框图 3 3 车轮f 负角加速度控制 为了揭示讵负角加速度实施制动控制的品质及其影响因素，在尚不具备实物试 验的条件下，本文采用了计算机仿真分析的方法，以便对该控制策略的规律有一 个基本的了解。在选择逻辑门限值参数值+ a l 和一a 0 时，需要设定一定的评价 标准，反过来优化+ a 1 和一a 0 值，使得a b s 的制动效能较好。评价a b s 作用 效果的指标很多，为了简单起见，这里选取滑移率在0 1 5 和0 2 5 之间的时间在 整个抱死时间段的比值作为一个评价指标，以及这个时间段内滑移率的均值作为 另一个评价指标。 ，罗 彳1 ；旦，万，鱼二 z n 其中，a 1 一滑移率在0 1 5 和0 2 5 之间的时间在整个抱死时间段的比值：t 1 一滑移率在0 1 5 和0 2 5 之间的时间；t 一整个制动抱死时间段：a 一滑移率在 o 10 和0 _ 2 5 之间滑移率的均值。 3 3 1 仿真工况如表3 1 所示 参数值表3 1 i , , j i # r 人学坝j j 学位论上第三章a b s 汽乍的控制品质及】e 评价指标 【漆 m i u r v i n i t i 刮u iu d+ a 1。a o 千克千克平 米 米秒牛米牛米米平 方米 | 移| 秒 方秒 米l 平责 秒 2 5 01 o 2 9 56 03 0 0 03 5 0 0 5 5 6 5 仿真计算时，m a t l a b s i m u l i n k 中取固定步长0 0 2 5 5 6 ，o d e 4 数值积分方法， 并取按蚓3 2 中高附情况，取路面附着系数为0 7 。图3 8 为计算得到的车轮轮 速、减速度、滑移率和制动力矩的时间历程图。 上表中的+ a 1 和一a 0 是经过仿真计算，得到的较为优化的结果。整个制动 时间为2 s ，车轮在1 6 s 时抱死，抱死时间为1 6 s ，t 1 = 1 2 ，a 1 = 0 7 5 。x = o 1 4 。 图3 8 车轮轮速、减速度、滑移率及制动力矩的时间历程图 3 3 2 增矩时不同的力矩斜率u ，对控制的影响 n j ；卉人学坝i 学位论上 第三章a b s 汽下的拎制品质及j 0 计价指标 当制动力矩逐渐增时，力矩增加的斜率u j 不同，其它的参数同表3 1 ，对控制 品质的影响如图图3 9 和图3 1 0 所示。 u j ；2 5 0 0 牛米秒 图3 9 相同工况下当u i = 2 5 0 0 时的仿真结果 u j = 2 0 0 0 牛米秒 图3 1 0 相同工况下当u i = 2 0 0 0 时的仿真结果 由表3 2 可知，随着增加力矩速率u i 的减小，抱死时间t 缩短，t 1 减小， a 1 减小。也就a b s 控制效果随着u l 的减小变差。 不同力矩增斜率u i 下相应结果 表3 2 j ! ：卉、q ! 卜也论j 【：第三章a b s 汽乍的挖制品质及j e 计价指标 i 抱死时叫t ( s ) 1 61 4 1 3 7 5 t 11 20 6 40 4 1 a 10 7 50 4 60 3 卜 0 14 0 150 1 4 5 3 3 3 减矩时不同的力矩斜率u 。对控制结果的影响 图3 1 1 、图3 1 1 、图3 1 3 为当制动力矩递减斜率u 。不同时( 其它参数同表 3 1 ) 对控制品质的影响。 u 。= 4 0 0 0 米秒 图3 1 1相同工况下当u d = 4 0 0 0 时仿真结果 u 。= 3 0 0 0 牛米秒 n j 济人学坝| j 。位论上第三章a b s 汽下的拎制【i 2 i 质及c 计i 价指竹 妒 0 z 瞿5 0 0 1 、 薹1 0 0 0 图3 1 2 相同工况下当u d = 3 0 0 0 时仿真结果 u 。= 2 5 0 0 牛米秒 图3 1 3 相同工况下当u d = 2 5 0 0 时仿真结果 由表3 3 知，当减小减矩斜率时，t 、t 1 、a 1 均减小，a b s 控制效果变差。 结合表3 2 和表3 3 可以得出，在a b s 控制系统中，不同的力矩增斜率和力矩 州济j 、学帧1 学位论文 第三幸a b s 汽乍的控制品质技j e 评价指标 减斜：每会时控制效果产生影响，需要结合不同的条件，给出适合的增矩、降矩规 律。 f i | i i _ j 力钳! ；成斜率u d 下相应结果表3 3 ；垡d 4 0 0 03 0 0 02 5 0 0 l 、 i 抱夕e 时蚓t ( s )1 81 61 0 5 t l1 1 0 4 30 4 2 a 10 6 10 2 6 90 2 6 3 l 石 0 1 4 50 14o 16 3 3 4 高附着路面上不同汽车制动初速度对控制的影响 图3 1 4 为相同工况下制动初速度降为吃删一5 0 k m h ( 制动初速度) 的控制 效果。附着路面条件和其它条件与3 3 1 相同。 0 o 5 115 2253 00 511522 53 00511522 53 00 s152 2 53 t ，8 图3 14 相同工况下v i n i t i a l = 5 0 k m h 时仿真结果 比较图3 8 与图3 1 4 可知，当制动初速度降低时，若其它参数不改变，图 3 14 中滑移率在0 0 5 之下，并且上下起伏，导致制动时间加长，超过3 秒：与 图3 8 情况相比，无法完成理想的控制过程。 3 3 5 低附着路面上的控制规律 上述仿真分析，均是在高附着系数路面上进行的，为了考察在低附着系数路面 上的控制规律，本文对低附着路面在不同的工况下用同一模型进行了仿真，低附 着路面模型采用了图3 2 附着系数模型中的低附情况，仿真结果如图3 15 所示。 由图可以看出，车轮很快抱死，滑移率一直呈上升趋势，不能控制在理想范围内， 4 1 卯 珀 o o o 卯蠹。篙瞄：瑚伽 鼍函卅蚴辞_毫鬟豇孙班sn虬f垂 n j 济人学坝i 学位沦上 第二三章a b s 汽乍的控制品质及r ：i f 价指标 车速降低不明显，制动时间相对图3 8 高附路面延长很多，故需要重新设定相应 控制参数，j 。能达到较为理想的控制效果。由此可见，a b s 的控制策略和控制 逻辑决策时，应考虑车辆行驶所在的路面状况，才能取得理想的控制效果。进而， 寸已运行的a b s 汽车的检验，应兼顾考察高、低两类附着系数路面上的制动效 果，由此表明，室内等价制动试验必须在高低附着条件下进行测试才能较全面考 察a b s 的控制效果。 鼍；o o 艇i 5 0 卅 型 口 。厶1 0 0 醚 o 妊j 楚1 0 0 1 嚣o5 冀苎 。 妒。 婴2 0 0 墓, 4 0 0 ，s 图3 15 相同工况下低附着路面仿真结果 3 4 滑移率控制 3 4 1 滑移率控制逻辑 以滑移率作为门限值进行控制，是现有a b s 系统中一种较为常用的一类控制 策略。本文在以下的分析中，有关液压制动器模型、四分之一汽车模型、轮胎模 型等方面取用正负角加速度控制法所用的模型，只是控制逻辑不同。逻辑框图如 图3 1 6 和图3 1 7 所示。正负角加速度门限值以滑移率取代： 甲甲撇 il 丫丫 1 i r a b s 控制器 n j ；卉人学坝l ：学逝i 仑上第三章a b s 汽乍的挖制品质及j e 评价指标 图3 1 6 滑移率控制器模型 图3 1 7 滑移率控制方法逻辑框图 控制器输出量“。和“：，液压和制动系统计算模型中的运算产生制动力矩增减 控制信号。当： ：二： 时，系统增加力矩： ：二： 系统减小力矩 设定仞始滑移率为入0 ，程序输入滑移率为入，逻辑框图如图3 1 7 所示。 3 4 2 滑移率控制效果的仿真分析 现以表3 4 所列工况参数为例，仿真分析滑移率控制法的汽车制动状态的控 制效果，图3 1 8 为车轮轮速、减速度、滑移率以及制动力矩在制动过程中变化 的时1 日j 历程，比较可知，与图3 8 的加减速度门限值相比，滑移率的控制方法控 制效果更好。 参数值表3 4 ，兮 miru iu dv o九o ! 大j 孓单位 千克千克平牛米秒牛米秒米秒 方米米 2 5 0 1 0 2 9 53 0 0 03 5 0 06 00 2 第三葶a b s 汽乍的挖制品质及j e 计价指标 图3 1 8 滑移率控制下的轮速、减速度滑移率及制动力矩随时间历程图 3 4 2 1 滑移率控制下增矩斜率u i 的影响 为了分析增矩斜率u i 对控制效果的影响，现仅改变仿真工况参数表3 4 中的 li 。分别取u i = 3 5 0 0 、2 5 0 0 时，进行分析，仿真结果如图3 1 9 和图3 1 9 所示。 u i = 3 5 0 0 牛米秒 图3 1 9 相同工况下u i = 3 5 0 0 仿真结果 增矩斜率u i = 2 5 0 0 牛米秒 第二章a b s 汽乍的拄制品质及j e 计价指标 图3 2 0 相同工况下u i = 2 5 0 0 仿真结果 表3 5 可以看出，用滑移率控制方法，不同增矩斜率u i 下，抱死时间t 、t 1 、 a 1 以及平均滑移率万几乎不变化，适应性非常好，a b s 适应能力更强。 不同增矩斜率u i 下相应结果表3 5 i | j 4 0 0 03 0 0 02 5 0 0 抱死时间t ( s )1 8 51 8 51 8 5 t 11 6 11 6 1 31 6 0 a 10 8 70 8 70 8 7 o 20 2 o 2 a 3 4 2 2 滑移率控制下减矩斜率u d 的影响 图3 2 1 和图3 2 2 是仅改变表3 3 中减矩斜率u d ，分别取3 0 0 0 和2 5 0 0 的仿 真结果。表3 6 是这种工况下的相应抱