電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)防抱死控制技術(shù)研究.pdf

1、目前，乘用車主要依靠液壓助力進(jìn)行摩擦制動(dòng)，這種制動(dòng)方式存在幾方面的問題:由于制動(dòng)系統(tǒng)的過度磨損，導(dǎo)致維修成本升高和有害粉塵的產(chǎn)生;長時(shí)間制動(dòng)引起的熱衰退，致使制動(dòng)性能下降甚至是失效;制動(dòng)介質(zhì)慣性及復(fù)雜的制動(dòng)管路使得制動(dòng)反應(yīng)遲鈍;電控技術(shù)的飛速發(fā)展使得車輛的各種智能制動(dòng)控制功能（如ABS\TCS\ESP\ACC\EBD）集成更加容易的同時(shí)，也導(dǎo)致反應(yīng)遲鈍的傳統(tǒng)液壓制動(dòng)機(jī)構(gòu)與高速的電控單元在匹配上出現(xiàn)了偏差。
　　為了解決傳統(tǒng)液壓制動(dòng)

2、系統(tǒng)存在的問題，非接觸的電磁制動(dòng)（為了區(qū)分電動(dòng)汽車上采用的電動(dòng)機(jī)制動(dòng)技術(shù)，本文所指的電磁制動(dòng)特指電渦流制動(dòng)，下同）無疑是一種可供選擇的制動(dòng)方式。電磁制動(dòng)沒有摩擦，反應(yīng)比摩擦制動(dòng)更迅速，集成控制更簡單，高速制動(dòng)效果更好。但是，單一的電磁制動(dòng)也存在缺點(diǎn)，如制動(dòng)需要較大的勵(lì)磁電流;缺少失效安全控制功能;純電磁制動(dòng)的防干擾能力不能完全保證制動(dòng)系統(tǒng)的安全性;附加大容量蓄電池也增加了車輛的負(fù)荷等。
　　為了充分利用液壓制動(dòng)和電磁制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，屏

3、蔽各自的缺點(diǎn)，國內(nèi)外一些專家學(xué)者提出了將現(xiàn)有電磁制動(dòng)系統(tǒng)與液壓制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)構(gòu)合成，開發(fā)電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)想。本文在充分調(diào)研與分析電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)技術(shù)研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，提出了“電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)防抱死控制技術(shù)研究”的創(chuàng)新研究方向?；诖耍疚闹饕M(jìn)行了以下幾方面的研究工作:
　　首先，調(diào)研了國內(nèi)外各研究機(jī)構(gòu)及學(xué)者在電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)方面的研究成果和進(jìn)展，總結(jié)歸納了這些研究成果的創(chuàng)新點(diǎn)、取得的主要成績和存在的不足，

4、分析了電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢及其關(guān)鍵技術(shù)，為進(jìn)一步研究打下了基礎(chǔ)。
　　其次，選擇捷達(dá)轎車的制動(dòng)系統(tǒng)為研究對象，進(jìn)行了電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與理論分析，確定了電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方案，為了解決復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)依然存在的的熱衰退及熱失效問題，創(chuàng)新地提出了電磁與液壓制動(dòng)共用一個(gè)復(fù)合制動(dòng)盤的結(jié)構(gòu)形式，詳細(xì)闡述了其工作原理和設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)，并以此結(jié)構(gòu)形式為研究對象，進(jìn)行了復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)選，建立了描述電磁-液

5、壓復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)完整的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了車輛動(dòng)力學(xué)特性分析。
　　為了提升電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)防抱死控制系統(tǒng)對復(fù)雜路面的識別能力，利用電磁制動(dòng)方便可靠，響應(yīng)速度快，控制精度高的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)行了路面實(shí)時(shí)觀測估算與控制策略的研究。通過對“電磁制動(dòng)力矩-速度特性曲線”進(jìn)行臨界速度的確定、分區(qū)建模、試驗(yàn)修正以及車輛動(dòng)力學(xué)分析，以Matlab和Labview為軟件平臺，編寫了路面識別實(shí)時(shí)觀測與估算程序，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)控制器對路面狀況的精確識別。

6、
　　依據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型，采用滑模變結(jié)構(gòu)控制原理，定義了復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)滑?？刂频幕Ｃ妫ㄟ^在切換函數(shù)中引入跟蹤誤差積分項(xiàng)，設(shè)計(jì)了以最佳滑移率為控制目標(biāo)的滑模變結(jié)構(gòu)控制器，提高了跟蹤精度。通過仿真軟件模擬瀝青路面和冰雪路面，進(jìn)行了傳統(tǒng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)與電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)的性能對比仿真分析，驗(yàn)證了電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)在提升車輛制動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少制動(dòng)距離和制動(dòng)時(shí)間方面的優(yōu)點(diǎn)。
　　最后，考慮到電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)多學(xué)

7、科復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，影響其性能的因素是非常復(fù)雜的，為了降低開發(fā)成本，提高研究效率和質(zhì)量，本文建立了硬件在環(huán)仿真平臺，在多種路面條件下對復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了硬件在環(huán)制動(dòng)防抱死控制技術(shù)研究。
　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于:
　　(1)為了克服液壓防抱死制動(dòng)系統(tǒng)反應(yīng)速度慢，摩擦磨損以及熱衰退的缺點(diǎn)，在總結(jié)分析了國內(nèi)外電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，提出了在燃油動(dòng)力汽車或混合動(dòng)力汽車上，將電渦流制動(dòng)與液壓制動(dòng)相復(fù)合，進(jìn)行電磁-液壓復(fù)合

8、制動(dòng)防抱死控制技術(shù)研究的方向（區(qū)別于電動(dòng)汽車上采用的電動(dòng)機(jī)制動(dòng)與液壓制動(dòng)相復(fù)合的制動(dòng)方式）。同時(shí)，以捷達(dá)轎車的制動(dòng)系統(tǒng)及車輪參數(shù)為研究對象，建立了電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)研究理論體系（如設(shè)計(jì)原則及方案、工作原理及參數(shù)優(yōu)選、數(shù)學(xué)模型的建立等）。
　　(2)針對目前電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)集成方式存在的弊端（如結(jié)構(gòu)尺寸大，集成度低，制動(dòng)熱失效），提出了電磁與液壓制動(dòng)共用一個(gè)復(fù)合制動(dòng)盤的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，使得復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更緊湊，集成度更高

9、，同時(shí)滿足了電磁與液壓兩種制動(dòng)方式對不同制動(dòng)盤材料的要求，在提高制動(dòng)力矩的同時(shí)，有效降低了制動(dòng)熱失效的隱患。
　　(3)在電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)中，提出了以液壓制動(dòng)力矩為基礎(chǔ)，利用電磁制動(dòng)力矩調(diào)節(jié)車輛ABS，實(shí)施防抱死控制的新思路。開發(fā)了電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)滑模變結(jié)構(gòu)控制策略。在控制過程中，利用電磁制動(dòng)方便可靠，響應(yīng)速度快，控制精度高的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)行了路面實(shí)時(shí)觀測與估算算法的研究，并編寫了路面識別觀測與估算程序，使得防抱死控制程序與