汽車線控液壓制動系統(tǒng)特性及控制研究.pdf

1、線控液壓制動系統(tǒng)（Electro-Hydraulic Brake system，EHB）是隨著人們對車輛性能需求的增加而提出的一種新型制動系統(tǒng)，最初主要用以提高車輛的安全性能。近些年，隨著電動汽車的發(fā)展，作為能夠協(xié)同電機制動獲得良好制動感覺和提高制動能量回收效果的系統(tǒng)，線控液壓制動系統(tǒng)已在電動汽車和混合動力汽車上獲得了廣泛應(yīng)用。本文的研究工作是在國家自然科學基金“融合制動感覺一致性和制動穩(wěn)定性多目標協(xié)調(diào)控制的純電動汽車電液復合制動耦合系

2、統(tǒng)機理研究”的需求下提出的，主要研究線控液壓制動系統(tǒng)的特性和控制問題。不論在傳統(tǒng)汽車上，還是電動汽車上，線控液壓制動系統(tǒng)的壓力精確控制問題都十分重要，線控液壓制動系統(tǒng)的優(yōu)勢之一也是其壓力可以實現(xiàn)精確控制。本文將在系統(tǒng)研究線控液壓制動系統(tǒng)特性的基礎(chǔ)上，對壓力控制問題進行深入研究，論文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新如下：
　?。?）設(shè)計并實現(xiàn)了采用高速開關(guān)閥的線控液壓制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，為本文的研究打下了基礎(chǔ)。進行了閥控系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計，確保系統(tǒng)實

3、現(xiàn)多種操縱模式和失效時的可靠性。計算了液壓系統(tǒng)的選型參數(shù)，實現(xiàn)了線控液壓制動系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。通過試驗表明，搭建的線控液壓制動系統(tǒng)能夠滿足制動系統(tǒng)的基本性能指標。
　?。?）對高速開關(guān)閥的開關(guān)滯后特性和流量特性進行了研究，重點研究了高速開關(guān)閥滯后時間隨壓差變化的特性。提出將開關(guān)閥的滯后分為固有滯后和壓差滯后，采用理論推導與試驗估計的方法，得到了不同壓差下的開啟滯后時間計算表達式。由于線控液壓制動系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力時往往處于小占空比區(qū)間，壓

4、差引起的滯后時間變化對壓力調(diào)節(jié)精度影響較大，所以該表達式有助于解決壓力調(diào)節(jié)中出現(xiàn)的有效工作時間隨壓差變化的問題。研究了開關(guān)閥基礎(chǔ)流量參數(shù)的試驗辨識方法，發(fā)現(xiàn)采用高壓階段的數(shù)據(jù)辨識開關(guān)閥流量參數(shù)將更加準確，解決了減壓辨識過程中出現(xiàn)的表達式奇異值問題，最終獲得了開關(guān)閥的流量參數(shù)。另外在滯后特性和流量特性研究的基礎(chǔ)上，選定了高速開關(guān)閥的工作頻率為50Hz。
　?。?）提出了線控液壓制動系統(tǒng)電磁閥低功耗開環(huán)控制方法，以減少功耗和發(fā)熱、提高

5、開關(guān)閥的壽命。針對高頻PWM的工作頻率、占空比計算方法等問題進行了試驗研究和分析，重點研究了嵌套PWM的實現(xiàn)方法，該控制方法不僅有助于提高節(jié)能效果，還可以降低開關(guān)閥關(guān)閉時的滯后時間，從而有助于提高開關(guān)閥的響應(yīng)速度。
　?。?）進行了線控液壓制動系統(tǒng)輪缸壓力動態(tài)特性研究。提出了穩(wěn)態(tài)壓力變化值的概念，用以表征輪缸壓力變化速率。通過對液壓制動系統(tǒng)特性進行理論分析，得到了輪缸壓力變化速率與高速開關(guān)閥驅(qū)動信號占空比和輪缸初始壓力有關(guān)的結(jié)論。

6、對輪缸壓力變化率隨占空比和輪缸初始壓力變化的特性進行試驗測試，得到了穩(wěn)態(tài)壓力變化值MAP圖。
　?。?）提出了輪缸壓力精確調(diào)節(jié)的自適應(yīng)預測控制算法。采用預測控制算法解決了本系統(tǒng)面臨的非線性、滯后等問題；通過添加自適應(yīng)環(huán)節(jié)，提高了系統(tǒng)在外界溫度變化時的控制精度。試驗結(jié)果表明，設(shè)計的自適應(yīng)預測控制算法可以實現(xiàn)壓力的精確控制。
　?。?）設(shè)計了線控液壓制動系統(tǒng)的控制器，建立了線控液壓制動系統(tǒng)測試和半物理仿真試驗平臺。基于CAN總線