车辆动力学-纵向动力学-2013-1

1、车辆纵向动力学北京科技大学车辆工程系1. ABS 功能 ABS IS Computer Controlled Brake Pedal “Pumping” ABS Allows the Driver To Maintain Control During Hard BrakingAnti Lock Brakes Control ABS： 通过调节车轮制动压力保证制动过程中最佳滑移率。 控制目标：制动力通常在滑移率为某一特定值附近达到最大值，此时的滑移率为最佳滑移率，并作为目标。 滑移率如何测试？ABS装置 ABS装置：ECU,电磁调节阀，轮速传感器ABS “Pumps” the Brakes 18

2、 Times per SecondSpeed Sensors on Wheels are Monitored by On Board Computer 轮速传感器测量车轮轮速，微分获得车轮角减速度；作为ABS的控制目标参数 相对滑移率：由每个车轮的实际转速，推算出理想的参考车速，对应与当前的最佳附着率情况。参考车速与实际轮速相比，得出相对滑移率目标值。Wheel and Axle Speed Sensors100 tooth sensorsSignal ProcessingSIX-CHANNEL SYSTEMFOUR-CHANNEL SYSTEM 调节制动压力（加压，减压和保压）使车轮保持在制

3、动力最大的滑转范围内。ABS控制过程： 调整驾驶员施加的过高制动压力，将车轮角减速度控制在要求的上下限之间。 车轮惯性矩较大，路面附着系数较小，轮缸压力上升较慢且驾驶员制动的情况下，尽管车轮角减速度还未到门限值，车轮也可能会抱死。需要加入相对滑移率作为第二控制目标。ABS控制策略： 单轮控制单轮控制： 保证每个车轮都最大程度地利用可用的附着系数，实现车辆的最大制动强度。 低选控制低选控制：对同一车轴两侧车轮同时施加制动压力控制，大小由附着系数低的那侧车轮决定。 多用于后轴车轮的制动控制 高选控制高选控制：由高附着系数路面上的那侧车轮来决定车桥两侧车轮的制动压力。 多用于前轴车轮的制动控制ABS

4、 研究 产品： 控制策略：不同的控制方法 难点：路面附着系数的在线识别；车速的获取；滑移率的计算；算法时间/精度的保证； 参考书籍： 李果编著.车辆防抱死制动控制理论与应用.国防工业出版社,2009.08.ABS控制方法 传统的逻辑门限方法 增益调度PI控制 滑模变结构控制 模糊控制 第一种以比较为目的，后三种控制以滑移率为目标的连续/鲁棒性控制系统。逻辑门限：逻辑门限： Ka为车轮综合加、减速度；Cs，Ca分别为参考滑移率，Sref为加权系数， A为车轮的加减速度 控制逻辑：a1,a2,a3分别为加、减速度阈值ABS 研究PI控制： 内环为压力控制压力控制，外环为滑移率控制滑移率控制，要求内

5、环的控制响应要远远快于外环的响应。控制精度与稳定性 滑模变结构控制滑模变结构控制作为一种特殊的鲁棒控制方法，可用于解决不确定非线性系统的控制问题。 滑模变结构控制 ：“结构”是指系统在状态控制中状态轨迹的总体几何性质；“滑模”是指切换面上所有止点的区域。模糊控制： 并列型开关控制，不需要数学模型，适于非线性系统的控制； 逻辑型控制，利用规则可以应付各种异常及特殊情况； 语言型控制，使设计者可以清楚地理解控制器的内涵，了解控制的过程，将人的思维特点赋予控制器。基于控制的ABS 用加、减速度及参考滑移率进行控制，不同的路况下其防抱死状态的特征值存在差别。 路况辨识路面附着系数： 对抱死状态的判别，

6、参考滑移率的计算 采用调整量化因子，实现不同路况下的防抱死控制 不同控制方法的鲁棒性 逻辑门限控制由于不能稳定维持最佳滑移率，制动距离较长，其它三种方法基本相同。2. 驱动力控制系统驱动力控制系统 TCS：根据车辆的形式工况，通过采用适当的控制算法使车辆驱动轮在恶劣路面或复杂形势系统下也能产生最佳的纵向驱动力。 TCS： 使驱动轮的滑转率在最佳的范围内，避免车辆在加速时驱动轮打滑，保证车辆转向能力。 TCS基本原理基本原理： 根据不同路面附着系数与车轮滑转率的关系，将车轮的滑转率控制在最佳附着系数附近。 同时考虑（纵向附着系数和侧向附着系数），产生合适的纵向驱动力和侧向力。最优驱动力力分配 附

7、着系数越高, 允许的发动机驱动力矩就越 大, 加速能力也就越强。TCS控制方式： 发动机输出转矩的调节发动机输出转矩的调节：通过调节发动机的输出转矩控制传递到驱动轮上的转矩，从而调节驱动轮的滑转率。 包括： 点火参数调节，燃油供给调节，节气门开度调节。 路面附着系数的估算是进行发动机力矩控制的前提。 驱动轮制动力矩调节驱动轮制动力矩调节：在发生打滑的驱动轮上施加制动力矩来降低轮速，使车轮滑移率处于最佳的范围。 实质为： 控制差速，该方法对两侧路面附着系数相差较大而出现打滑且车速不高的情况下效果较好。差速器锁止控制差速器锁止控制： 使左右两侧驱动轮的输入转矩可根据控制指令（锁止比）和路面情况而变

8、化。 附着系数低侧，驱动轮发生滑转，电子控制装置驱动锁止阀，一定程度上锁止差速器，尽可能利用高附着系数侧的驱动轮，从而保证动力性。TCS研究的主要内容： 路面附着系数的准确估算 发动机转矩的动态特性及估计3. 车辆稳定性控制系统 VSC：Vehicle Stability Control 用来控制车辆的横摆力矩，限制车轮侧偏角在一定范围内，紧急情况下的主动干预。Vehicle Stability ControlVehicle Stability ControlVehicle Stability Control 转矩协调控制系统设计 此时Fy1，减小，Fy2增大，相应的前轮侧偏角a1减小，后轮侧偏角a2增大，则汽车的不足转向量减小，改变了车辆的稳态转向特性。 转矩协调对车辆侧向动力学的影响 转矩协调分配系统利用驱动转矩产生控制横摆力矩，可以提