【《汽车ABS液压制动系统模型分析》2500字】

汽车ABS液压制动系统模型分析目录TOC\o"1-3"\h\u25432汽车ABS液压制动系统模型分析 163231.1AMESim软件介绍 1184431.2汽车底盘模型 222281.3制动主缸模型 4255611.4制动轮缸模型 580641.5液压调节器模型 6225231.6ABS控制器 7133501.7整车ABS液压制动系统模型 81.1AMESim软件介绍AdvancedModelingEnvironmentforperformingSimulationofengineeringsystems是AMESim软件的全称，是一个建模仿真平台；1995年，为了推动科学技术更快速的发展，法国Imagine公司为工程师打造了AMESim这款仿真建模软件。用户可以利用这个软件平台上建立系统庞杂的、涉及学科领域广、综合性强的系统模型，在选定子模型、设置完参数之后就可以运行仿真模型，可以实时观测数据的变化，帮助用户对系统模型进行深入分析。该软件平台不仅可以研究系统在稳定状态时的性能变化，还可以研究系统动态变化的性能。面向工程师的定位使得AMEsim成为在汽车、船舶、工程机械等工业研发团队在设计模型和仿真的优选平台。AMESim可以对汽车的电子助力制动系统进行建模仿真、探索真空助力器动作时的力特性曲线、探索气插电式混合动力汽车动力性与经济性。AMESim软件设计的初衷就是帮助工程师分析和优化系统、降低研发成本、缩短科研周期。同时，可以使工程师在研究过程中集中力量研究系统的物理设计，可以忽略数学模型。现实系统的每一个最小零件都可以在AMESim应用库中找到与其对应的元件模型，且模型的功能与现实零件的功能是一模一样的，不需要使用编程软件来控制模型的功能使之与现实零件保持一致。AMESim现在已经发展的非常完善，应用库已经实现标准化并且还进行了优化，所有的应用库中的模型总和已经超过4500。现有应用库主要分类如表1.1所示：表1.1AMESim中的应用库分类序号应用库类别功能1机械库可以建立一维、二维和三维的机械模型2液压库主要是用于液压阀、液压缸等液压机构或完整的液压系统3信号库用于信号的输入、处理；主要用于建立控制系统AMESim作为一个工程类软件，不仅独立建模仿真，还可以与其他类仿真软件联合使用；联合仿真的软件有：Simulink、Adams、Simpack。AMESim从选择元件到模拟仿真主要分为四个步骤：选取合适的元件搭建模型、进入子模型模式建立子模型、设置参数、运行模型仿真；建模流程如图1.1所示：图1.1AMESim仿真建模流程本章的主要内容是根据整车的ABS液压制动系统的组成及其工作原理搭建整车ABS液压制动系统模型，并建立子模型。建立的子模型主要有：汽车底盘模型（车身模型、前后悬架模型、车轮模型）、制动主缸模型、制动轮缸模型、液压调节器模型以及ABS控制器模型。1.2汽车底盘模型AMESim中汽车底盘的模型种类主要有：7自由度、15自由度、18自由度以及22自由度四种模型，本文主要以研究汽车ABS液压制动系统，综合考量后选取的汽车底盘模型是15自由度的汽车底盘模型。图1.2所示是汽车车身模型；在此模型的基础上又搭建了汽车的前、后悬架模型，主要搭建的模块有：端部制动块（下部和上部）、阻尼器模型、弹簧模型、防侧倾稳定杆模型。建立的汽车后悬架模型如图1.3所示，汽车前悬架模型如图1.4所示。图1.2汽车底盘模型图1.3汽车后悬架模型图1.4汽车前悬架模型图1.5所示为汽车车轮模型。整个汽车的车轮模型主要包括以下几个部分：车轮运动学模型、车轮阻尼模型、轮胎的弹性模型、轮胎接地模型、路面附着系数模型以及路面模型。图1.5车轮模型1.3制动主缸模型制动器采用双腔式主缸，建模时考虑了其内部两个活塞的惯性，两个活塞间的间隙及弹簧阻尼链接。图1.6所示的是制动主缸模型示意图。图1.6制动器主缸建模示意图根据制动主缸示意图建立制动主缸模型，模型主要由两个质量块、两个活塞模型、带弹簧的活塞、接触式阻尼弹簧、弹簧阻尼系统组成。制动主缸模型的基础上又搭建了从制动主缸输出液压油的管路模型。建立的制动主缸模型如图1.7所示。图1.7制动主缸模型1.4制动轮缸模型本文选择的制动轮缸为盘式制动器的制动轮缸，在建立模型简化时已经考虑了钳体的惯性，钳体和制动盘之间的间隙和接触后的弹簧阻尼；该模型的输入为制动压力，输出的是制动器制动力。模型的示意图如图1.8所示。图1.8制动轮缸建模示意图根据制动轮缸建模示意图建立制动轮缸模型，该模型主要由线性弹簧、接触式阻尼弹簧以及一个单活塞缸组成。制动轮缸模型如图1.9所示。图1.9制动轮缸模型1.5液压调节器模型虽然AMESim已经发展的比较完善，但是仍有一些元件还未开发出来；AMESim中没有现成的高速开关阀元件，但是存在着与其数学模型相似的比例阀，在高速开关频率的作用下，比例阀的特性与高速开关阀的特性是相同的。因此，本文采用比例阀来代替高速开关阀建立了液压调节器模型。液压调节器的模型如图1.10所示。图1.10液压调节器模型1.6ABS控制器ABS控制器是ABS液压制动系统的核心部件，模型如图1.11所示。该模型是一种简化的防抱死制动系统(ABS)模型。模型的功能包括控制单元和每轮制动转矩的调节。这种防抱死制动系统专为4轮车辆检测是否一个或多个车轮即将锁住制动条件，并提供一个适当的扭矩调节，然后避免车轮锁住。模型还包括防滑调节系统(ASR)的功能建模。这个ABS系统的扩展也被称为牵引控制系统，防止车轮在加速阶段旋转。该简化方法以车轮转速和车速为输入，轮胎滚动半径为参数，实现了轮胎纵向滑移率的近似计算。模型的输出端口是1~8；1和8端口输出的是左前轮经ABS调节后的制动力输出与ABS调节状态，2和7端口输出的是右前轮经ABS调节后的制动力输出与ABS调节状态，3和6端口输出的是左后轮经ABS调节后的制动力输出与ABS调节状态，4和5端口输出的是右后轮经ABS调节后的制动力输出与ABS调节状态。模型的输入端口是9~17；9~12四个端口分别输入的是右后轮、左后轮、右前轮和右后轮的制动力信号，13端口是输入汽车的行驶车速，14~17四个端口输入的分别是左前轮、右前轮、左后轮以及右后轮的车轮转速。图1.11ABS控制器模型1.7整车ABS液压制动系统模型图1.12为整车ABS液压制动系统模型。整车在连接过程中，首先将车身模型与车轮模型进行连接；第二步将前、后轴的悬架模型进行连接；接着将ABS控制器的输入端口与整车模型进行连接；ABS模型与车身模型连接完毕后，将ABS模型的输出端口与液压调节器电磁阀的个输入端口进行连接；接着将压力调节器的电磁阀与制动主缸和制动轮缸分别进行连接；接着将制动主缸与真空助力器连接；最后将真空助力器与制动踏板模