基于amesim的汽车abs液压调节器仿真与试验研究

基于amesim的汽车abs液压调节器仿真与试验研究

abs液压控制器的组成车辆过载报警系统（abs）是一项非常重要的车辆安全技术，是国家开发的汽车电子产品。它的主要作用是在汽车紧急制动时,防止车轮抱死,缩短制动距离,延长轮胎的使用寿命。目前,轿车上大多采用的是液压ABS系统。液压ABS系统主要由控制器(ECU)、液压调节器和轮速传感器3部分所组成。其工作性能的好坏不仅与控制器的控制逻辑和传感器有关,还与液压调节器的性能密切相关。在确保控制器和传感器性能的条件下,ABS系统的性能由液压调节器决定。液压调节器作为ABS系统的重要组成部分,它的性能好坏直接影响ABS的制动效果。因而研究和评价ABS液压调节器是十分重要的。本文基于AMESim进行ABS液压调节器建模与分析,并进行了台架试验验证。1abs工作过程分析在ABS系统中,液压调节器是执行机构。它根据控制器发出的指令进行动作,以控制车轮制动力的大小。图1为某典型液压调节器结构图。其工作原理如图2所示。调节器的增压阀为常开阀,减压阀为常闭阀,二者都为二位二通电磁阀。增压阀连接在从制动主缸到制动轮缸的管路中,减压阀连接在制动轮缸与低压蓄能器之间。在防抱制动过程中,通过上述的电磁阀开关切换,改变制动液的通路,从而形成增压、保压和减压3种压力状态。ABS液压调节器工作过程分析:1)常规制动过程。电磁阀不通电,增压阀常开,减压阀常闭。主缸和轮缸管路相通,制动主缸可随时控制制动压力的增减,此时回液泵不工作。2)减压过程。控制器发出控制指令,增压阀关闭,减压阀开启。制动主缸和制动轮缸的通路被截断,制动轮缸和蓄能器接通,轮缸的制动液流入蓄能器,制动压力降低。与此同时,ABS电机带动回液泵工作,把流回蓄能器的制动液加压送回制动主缸。3)保压过程。控制器发出控制指令,增压阀关闭,减压阀关闭。所有通路都被截断,制动器制动压力保持不变。4)增压过程。控制器对电磁阀断电后,增压阀开启,减压阀关闭。制动主缸和制动轮缸再次接通,制动主缸的高压制动液再次进入制动轮缸,增加制动压力。增压和减压的速度可直接通过增压阀和减压阀的进、出油口来控制。2建立动力系统的amesim模型液压调节器采用AMESim软件进行建模。AMESim是法国IMAGINESA公司所开发的软件平台,包含了很多适合于仿真动态特性的液压模块。AMESim作为多学科领域复杂系统高级建模和仿真主流平台,广泛应用于液压/机械系统的建模、仿真及动力学分析。它具有直观的图标符号代表系统的各个元件,包括车辆所涉及的各个学科领域的基础库:机械、液压、气动及电磁等元件。在汽车燃油喷射系统、润滑回路、车辆悬挂系统、制动系统、传动系统、动力系统、冷却系统、废气回流、热管理和热分配控制等方面都有很好的应用。AMESim搭建模型时按照如下步骤进行:1)依据调节器的工作原理,从AMESim模型库中选取合适元件并按照原理图连接好;2)为在不同应用层次上的元件选择数学模型;3)定义全局性液压参数,如制动液的体积模量、密度、动力黏度和工作温度等;定义各个液压元件的关键尺寸与内部参数;4)设定仿真参数,运行仿真,查看结果。本文是针对液压调节器的性能进行分析,所以可以对制动主缸进行简化建模,选取AMESim液压库中的液压源作为主缸模型。建立的液压调节器AMESim模型如图3所示。3机构自身对控制器液压特性的影响利用AMESim软件在液压建模和动态仿真方面的优势,模拟ABS液压调节器实际工作过程,实现增压、保压及减压工作过程的模拟。通过仿真模型参数的修改,可以方便地考察各参数对调节器液压响应特性的影响。在实际工作过程中,对于调节器液压特性有主要影响的是制动液、制动管路及控制阀(增、减压阀)结构。本文只是对调节器进行仿真分析,调节器和ECU集成在一起,可以不考虑制动管路的影响。选取AMESim控制库的线性信号元件作为增减压阀和ABS电机的控制源,仿真时间步长设为0.001s,分别就对调节器液压特性有主要影响的是制动液及阀的结构因素进行保压—增压—保压,保压—减压—保压仿真分析。图4和图5分别是制动液和阀结构因素影响的调节器液压特性响应曲线。由图4看出,制动液的体积弹性模量越大,黏度越小,调节器表现的液压特性越好;由图5看出,节流系数和通流面积越大,表现的液压特性越好。4试验台的设计及结果重庆大学机械传动国家重点实验室一直在从事汽车和摩托车ABS系统动态模拟试验平台关键技术研究,并成功开发ABS液压调节器试验台。该试验台可以进行ABS调节器静态特性试验和动态特性试验,检测和评判调节器的设计质量和制造质量。图6为该实验室开发的试验台。试验台由硬件系统和软件系统2部分组成。硬件系统主要由4大部分组成:压力传感器、信号调理系统(包括信号采集、放大、整形、滤波等)、数据采集卡及计算机系统。软件系统是基于LabVIEW开发的,系统采用模块化和层次化软件来构建自动测试系统,实现对ABS液压调节器的多通道数据采集、显示、计算、数据回放及试验报告的生成。试验台可以进行调节器的静态特性和动态特性试验,包括总成密封性试验和总成频率特性试验(PWM试验)等14个子试验项目,可以准确地对ABS调节器性能进行评价。试验台对国产某型号ABS调节器进行了台架试验。图7给出了在保压—增压—保压及保压—减压—保压调节器仿真与试验曲线,结果表明,两者数据非常接近。由此表明,文中建模方法的合理性与正确性及所建模型与实际模型能较好吻合。5结果信度分析1)试验结果表明,基于AMESim的汽车ABS液压调节器建模与