基于PLC的汽车防抱死系统模拟-开题报告

中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名：学 号 ：学 院、系： 信息与通信工程学院、电气工程系专 业 ： 电气工程及其自动化论 文 题 目 ： 基于 PLC的汽车防抱死系统模拟指 导 教 师 : 2013 年 3 月 10 日毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业论文情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献述：文献综述1 本课题的研究背景及意义当今社会，随着科技的进步，经济的发展，人们对出行的需求也越来越高，所以出行是否有安全保障成为了热点话题。ABS 即汽车防抱死系统应运而生，并且成为人们公认的有效的安全装置。据统计，当汽车发生突发状况时，有百分之九十以上的司机会采取将刹车踩到底的方式来进行减速，但是，这个时候汽车特别容易发生侧滑，造成车祸。造成车祸的原因有很多，主要是汽车在紧急制动时轮胎与地面的滚动摩擦变成滑动摩擦，轮胎的抓地力几乎丧失，此时司机尽管掌握方向盘也无济于事。针对这种现象，人们研制成功车用的ABS 系统用来防止侧滑 12。防抱死制动系统 ABS 全称是 Anti-lock Braking System，即 ABS，可安装在任何带液压刹车的汽车上。它是利用阀体内的一个橡胶气囊，在踩下刹车时，给予刹车油压力，充斥到 ABS 的阀体中，此时气囊利用中间的空气隔层将压力返回，使车轮避过锁死点。ABS 防抱死制动系统，通过安装在车轮上的传感器发出车轮将被抱死的信号，控制器指令调节器降低该车轮制动缸的油压，减小制动力矩，经一定时间后，再恢复原有的油压，不断的这样循环（每秒可达 5-10 次） ，始终使车轮处于转动状态而又有最大的制动力矩。没有安装 ABS 的汽车，在行驶中如果用力踩下制动踏板，车轮转速会急速降低，当制动力超过车轮与地面的摩擦力时，车轮就会被抱死，完全抱死的车轮会使轮胎与地面的摩擦力下降，如果前轮被抱死，驾驶员就无法控制车辆的行驶方向，如果后轮被抱死，就极容易出现侧滑现象，发生事故 3。有人以为汽车装配 ABS 就以为开车可以随意性，盲目开快车也不怕，这是非常错误的认识。汽车安装 ABS 在制动的效果方面比没有安装 ABS 理想，这是肯定，但 ABS 也只能在一定的条件下,才能充分发挥它的作用。例如在雪地或湿滑地面突然刹车，ABS 系统可以保证汽车的平稳行驶，并在较短的距离内停车，但是在不湿滑的地面一般不能缩短刹车距离。在国内，对 ABS 系统的需求极大，但是由于 ABS 系统是综合汽车动力学系统，液压系统，传感器系统的非线性系统，所以 ABS 系统的动态特性复杂、多变，特别是它的理论研究还不完善，这也给 ABS 系统的开发工作造成困难。ABS 系统的开发涉及机械、电子液压、汽车建模、软硬件开发以及最终的实车试验等许多方面，这就需要各个专业协调工作，因此开发难度极大，所以国内的 ABS 产品寥寥无几 45。用 PLC 模拟的汽车防抱死系统可以方便快捷的得到实验结果，为 ABS 系统的研制提供捷径：既可以提高试验的安全性和经济性，还可以对研发中的产品估计性能，完善设计。尽管 ABS 系统不能完全保证汽车的安全，但是它的出现是得汽车的安全性得到很大的提高，现今，我国的汽车制造业蓬勃发展，ABS 系统的开发与应用就成为极其重要的一个环节，因此，在中国这个汽车保有量大国 ABS 具有极其广阔的前景 6。2 ABS系统的国内外研究现状2.1 ABS系统在国外的发展状况制动防抱理论首先应用在火车和飞机上。1936 年，德国博世公司申请一项电液控制的 ABS 装置的专利，促进了 ABS 技术在汽车上的应用。汽车上开始使用 ABS 是在 1950年福特汽车公司，1954 年福特汽车公司在林肯车上使用法国航空公司的 ABS 装置，这种 ABS 装置控制部分采用机械式，结构复杂，功能单一，只有在特定的车和情况下才有效，因此效果并不明显。机械结果复杂使得 ABS 装置的可靠性差，控制精度低，价格偏高。直到 70 年代后期，由于电子技术的飞速发展，为 ABS 技术在汽车上的应用提供了可靠的技术支持，ABS 控制部分采用了电子控制，其反应速度，控制精度和可靠性都得到了大幅度的提高，制动效果也明显改善，同时其体积也逐渐减小，质量也在减轻，控制也诊断功能也在加强，价格也在降低。这段时间好多家公司相继研制了多种多样的ABS 装置，大大提高了 ABS 电子控制器的精度与抗干扰能力，使其在全球范围内得道普及。此后，日、欧、美等许多制动器专业生产公司和汽车公司均研制成功了形式多样的ABS 系统 78。2.2 ABS系统在国内的发展状况上个世纪 80 年代，由于 ABS 技术在全球范围内的普及，我国也开始正式引进国外已成熟的技术与装置，极大地推动了国内对 ABS 技术研究的步伐。随着改革开放的不断深化我国汽车保有量不断攀升，使得国人越来越重视汽车的安全性。近年来，国内对 ABS 的研究也在不断的增加，主要有交通部、合肥工业大学、华南理工大学、东风汽车公司、清华大学、吉林大学等单位。虽然起步较晚，但也取得了一些成果 9。随着中国超越了日本成为全球第二大经纪体，越来越多的 ABS 研究机构将他们的研发中心选择到了中国。预计到 2015 年，新汽车平均价格增长幅度较小，引进的新技术增加了汽车的成本，而为了使每辆新汽车实现 5%的利润，整车厂商和供应商需要削减1500 欧元的成本。在成本的压力下，国外一些规模较大的 OEM 准备在未来十年把很多研发创新工作外派到汽车消费大国如中国。它使得 ABS 在中国具有广阔的发展前景 1011。3 本课题相关理论综述3.1 ABS防抱死系统的组成及原理（1）ABS 的系统的组成：ABS 系统包括车轮速度传感器、ABS 电控单元、制动压力调节装置 3 部分。（2）ABS 的结构原理一、传感器：ABS 采用的传感器类型主要有：车速传感器、汽车减速度传感器和轮速传感器。二、制动调节器：制动调节器是 ABS 的执行机构。制动调节装置主要由电动泵、储液器和调压电磁阀等部件组成。制动调节装置受电子控制装置的控制，对各制动轮缸的制动压力进行调节，控制车轮不抱死且处于最佳的行驶状态 1213。3.2 ABS防抱死系统的工作过程与原理ABS 防抱死系统的工作过程：根据车轮上安装的轮速传感器，将各车轮的转速信号及时的输送到电子控制单元（ECU） ；电子控制单元（ECU）根据各个车轮的转速传感器输入的信号对各个车轮的运动状态进行检测和判定，并形成相应的控制指令。制动压力调节装置主要由调压电磁阀，电动泵和储液器等组成一个独立的整体，通过制动管路与制动主缸和各制动轮缸相连。制动压力调节装置受电子控制装置的控制，对各制动轮缸的制动压力进行调节，控制车轮不抱死且处于最佳的运行状态 1415。参考文献:1 吴德军.基于神经网络的汽车防抱死系统故障模式识别.机电一体化,2011,9:95982 王波,孙仁云,黄伟等.模糊滑膜控制在汽车 ABS 中的应用研究机床与液压，2007,35(4）3 李文娟.防抱死制动系统控制器的仿真与实验研究.硕士研究论文.哈尔滨：哈尔滨理工大学，20084 丁坚.模糊 PID 控制研究.硕士学位论文.哈尔滨：哈尔滨工业大学,20095 蒋顺文,唐炎.ABS 智能控制器的设计与实现.桂林电子科技大学学报,2009，29(3)：5005026 姚占辉.汽车防抱死制动系统控制方法分析与仿真研究.硕士学位论文.西安：长安大学，20097 韩建凯.PLC 试验系统的设计与开发.硕士学位论文.南京：南京理工大学，20068 宋进源.汽车防抱死制动系统建模与控制仿真研究.硕士学位论文.广西：广西大学，20079 李南，宋真玉，马亚乾 . 基于实时滑移率的汽车防抱死系统仿真 .轻型汽车技术,2012，Z4:182210 郭瑞莲. 汽车电控系统原理与故障分析.北京：北京工业大学出版社,2010,0911 陈文君. 汽车行驶、转向与制动系统检测与维修.北京：人民交通出版社,2010,0412 李国庆. 汽车机械系统实训教程.重庆：重庆大学出版社,200813 李锐,郑太雄,李银国等.汽车防抱死制动系统分级智能控制.机械工程学报,2007,43(8)14 Li Y M, Shi Z K, Li Z H. Approximation theory of fuzzy systems based upon genuine many-valued implications. Fuzz Sets and Systems.2002(130): 14717415 J. Zhang, D. Kong, L. Chen, X. Chen. Optimization of control strategy for regenerative braking of an electrified bus equipped with an anti-lock breaking system.2012,226(4):1214 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、本课题要研究或解决的问题（1） 应用 PLC 编写程序：a.电机的调速 b. ABS 的运行。（2） 用 PLC+变频器+电机实现对汽车的正常加减速控制。（3） 计算各参数。（4） 设置变频器参数，用以启动 ABS 系统。（5） 当电机转速下降过快时，基于 PLC 的控制启动 ABS 系统完成模拟。二、拟采用的研究手段(1) 收集 ABS 技术资料，理解 ABS 技术的实质，学习有关 ABS 方面的基本理论知识。(2) 学习 PLC 的编程，重点是：异步电机的正反转以