abs 汽车防抱死

所需积分/C币:14 2011-11-25 20:40:03 14.58MB PDF

abs 仿真 matlab 汽车 这个是一个毕业论文,很详细,里面有matlab的仿真。可以作为设计参考。
山东大学硕士学位论文 ABSTRACT With the development of science and technology and the improvement of the people's standard of living, human's requirement of the vehicle security become hig- her and higher, especially the braking security, Anti-lock braking system(ABS)is a kind of device, which can regulate the wheel's braking force automaticall y, prevent the wheels from locking and acquire the best effect during braking. This device is significant to steering safety. This paper makes some deep research on ABS center controller, also called ECU. establishes vehicle dynamical mathematical model. tire model, braking system model, and uses Matlab/ Simulink software to set up ABS simulation model. The paper concentrates on ABS control process, analyzes its basic logic principle formula and applies it to vehicle. The paper Build up the theoretical model of aBs. The paper anatomized the control principle of ABs, and based on it introduced the structures, species, every part functions of ABS. The dynamics model founded by predecessors was adapted to build simulation model. The simulation model takes into account the vehicle dynamics model, tire mechanics model, mechanics model of hydraulic pressure executives. All the models are modestly predigested to reconcile simulation feasibility and reliability ABS control algorithm and simulation test was researched in the paper. Due to the complexity of automotive intrinsic parameters and working statuses, research of ABS control algorithm adopt of model-based cybernetic method can't receive perfect result. So this paper emphasizes on the traditional logical control method. Because of the complexity of controller and its algorithm, it is becoming more important to seek powerful developing environment and programming tool. Among rapid development of Computer-aided control system design(CACSD), MATLAB /SIMULINK injects vitality to ABS design and simulation. A common logic controller is designed with toolboxes of mtalab/Simulink according to the simplified automobile model and it can get good effect as the result of simulation test shows The paper designed the center controller of ABS. Developing ABS use 山东大学硕士学位论文 singlechip is a widely-adopted method, singlechip controller is its kermel. With the technique advancement and application, 16-bit singlechip's exploitation and research in ABS field will deepen. This paper centers on ABS center controller designing uses high-performance singlechip It's involves hardware and software, such as single input channel, controller output port, communication module, and control method, malfunction detection and so on to meet the needs of the whole abs In the end, the paper applied the ABS controller to vehicle. To check the effect of ABS controller, apply it to vehicle. Use the communication software installed in the computer to monitor the state of the ABS through RS-232 scrial communication. In this way the parameters of logic control method can be regulated conveniently In a word the research results show that logic control method used in ABS has not only theoretical meaning but also realistic value. It is a simple, convenient system with better driving stability and braking, and meanwhile better adaptability. Further research is worthy and required Key words: Anti-lock Braking System; Slippage rate; vehicle model; logic control www.docincom 原创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导 下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容 外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科 研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文 中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名: 个、日期:2么 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定 同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权山东大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用 影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 〔保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名、导师签名:么∠日期, 山东大学硕士学位论文 第一章绪论 11ABS系统发展历程概述 1.1.1ABS系统的概念 汽车防抱死制动系统( Anti-lock Braking System,简称ABS)是在传统车辆制 动系统基础上采用电子控制技术,在制动时防止车轮抱死的一种汽车主动安全装 置以2。它能在制动过程中实时测定车轮的滑移率,自动调节各个车轮的制动力 矩,防止车轮抱死并取得最佳制动效能。 当汽车在行驶中遇到紧急情况,驾驶员通常会猛踩制动踏板施加全制动以期 望获得最强的制动效果,但这样徹往往会使各车轮制动力矩过大或者分配不均, 导致车轮抱死拖湑,并使车辆进入各种不稳定状态,如侧滑、跑偏、失去转向操 纵能力。相当多的交通事故就是因此而发生。具体地说,常规制动系统在紧急制 动时可能造成的负面影响有以下几个方面: (1)如果前车轮被抱死,车辆丧失转向能力,不能实现转弯转向,躲避障碍 物者行人;如果后车轮抱死,车辆丧失稳定性,产生侧滑。 (2)在非对称附着系数的路面,汽车将丧失直线行驶的稳定性,出现侧滑、 甩尾及急转等危险现象。 (3)车轮抱死导致轮胎局部与地面拖滑,大大降低了轮胎的使用寿命。 为了提高制动安全性,在现代汽车上装备ABS以成为必然趋势。防抱死制 动系统能把车轮的滑移率控制在一定的范围以内,可充分利用轮胎与路面之间的 附着力,有效地缩短制动距离,显著地提高车辆制动时的可操纵性和稳定性,避 免车轮抱死时出现的各种交通事故,使制动器的效能发挥到最佳状态。故此ASS 技术是目前世界普遍公认的提高汽车安全性的有效措施 1.1.2ABs技术的发展历史 防抱死制动装置最早用于20世纪初期的火车上,防止列车制动时车轮抱死 造成局部摩擦,因热量集中而使车轮和钢轨过早损坏14。后来ABS装置于喷气 山东大学硕士学位论文 式飞机上,防止飞机着陆制动时偏离轨道,并缩短制动距离。在第二次世界大战 前后出现了用于汽车的防抱死制动装置。德国 BOSCH公司在1936年将电磁传 感器用于测量车轮速度,当传感器探测车轮抱死时,在每条制动管路上的电动机 启动以控制阀口的大小,从而调节制动压力。 BOSCH公司这项专利被认为是ABS 历史上的一个里程碑,其原理一直沿用至今。 至上世纪50年代末,防抱死系统开始应用于汽车工业。这些早期的防抱死 系统是机械式的,利用惯性飞轮探测车轮是否抱死,从而减小制动压力,其系统 相对简单,只有在特定的车辆参数和工况下防抱死效果显著,在车辆参数及工况 发生变化时,防抱死功能不明显 电子式ABS系统出现在上世纪70年代中期,它利用大规模集成电路构成逻 辑电路取代机械式的ABS控制器,从而缩小了控制器的体积,并増强了可靠性 但控制功能的实现是靠硬件构成的逻辑电路,这决定了控制器不可能实现复杂的 逻辑控制。 至上世纪80年代初期,在计算机高速发展的推动下,ABS系统有了突破性 的发展,出现了由微型数字计算机或微控制器与电磁阀调节器组成的现代型的电 子控制防抱死制动系统。这种系统不易受于扰,响应速度快,可以把制动循环的 次数增加到每秒10余次,并具有体积小、质量轻、动作更快、控制更准确的特 点1978年 BOSCH公司与奔驰公司合作研制出三通道四轮带有数字式控制器的 ABS,并批量装于奔驰轿车上,使ABS开始具有智能。从而奠定了ABs的基础 和基本模式。1981年德国的 WABCO公司与奔驰公司在载重车上装用了数字 式的ABS。从此,ABS技术在汽车上得到了推广应用。 近年来,随着世界汽车工业的迅猛发展,道路交通条件的不断改善,车辆行 驶车速的提高,汽车制动时车轮抱死滑移的危害性也愈来愈严重。为此,在1987 年欧工体率先颁布了一项法规,要求从1991年起,欧工体成员国汽车)在申请新 车型许可证的时候,所有新车都必须装有ABS,同时规定欧共体成员国凡是16 吨以上的载重汽车也必颁装备ABS,并且禁止进口无ABS汽车。到1995年,美国、 德国、日本轿车中装用汽车的比例分别达到55%,50%和85%货车中装用ABS 的比例分别为50%50%和45%。其中美国福特汽车公司生产的货车,ABS的装 有率达到94%,通用汽车公司在1994年生产的汽车几乎全部装有ABS。目前世界 山东大学硕土学位论文 上已经有300多种汽车装备了ABS。预计在今后的5年里,在世界范围内ABS在汽 车上的装有率将达到80%。ABS己经成为全球汽车市场及各国汽车出口的标准。 11.3ABs技术在国内的发展悄况 我国对ABS的研究始于20世纪70年代。1977年,长春汽车研究所首先进 行了气压制动ABs的研究。随后,西安公路学院开发了DET1型中规模集成逻 辑电路型电子ABS,于1982年10月进行了路试。湖北东风汽车公司于1985年 引进了德国 KNOOR公司气压ABS,安装于EQ140汽车进行试验研究,并自行 开发了以Z80CPU为核心的电控部件。航空部五一四厂研制的3500QFBD2型 气压电子ABS,于1986年12月通过了新产品投产技术鉴定,应用对象为CA40 载货汽车。但产品性能较差、价格较高,主要缺点是系统本身不能自动适应各种 不同工况。在硬件设计上,设置了路面选择开关,汽车制动前应由驾驶员根据路 面状况人为地进行选择,增加了系统实现难度。近年来,交通部重庆公路研究所 先后开发了两代ABS产品,其第二代产品为 FKX-AC1型,适用于中型汽车。 该产品中央处理器采用了美国me公司的MCS-9系列8098单片机,控制软件、 传感器和执行机构都出自己研制,现已在部分车辆上试装:济南重型汽车集团技 术中心自1994年开始研究气压制动ABS,目前已自行研制成功了16位的汽车 防抱制动电子控制器清华大学汽车工程系自1989年开始ABS的理论研究,1991 年引进美国本迪克斯ABS,并已安装在B23(切诺基吉普车上,同时自行开发 了MCs51与MCS96系列单片机控制器,并进行了初步的道路实验。 总的来说,ABS技术含量较高,我国ABS的研发工作起步较晚,技术水平 与先进区家相比还有较大差距,人力与资金的投入严重不足,实际上仍处于研制、 试验阶段。国内有些ABS研发单位尽管也具有生产ABS的能力,但技术尚不够 成熟,产品的应用并不广泛,在短期内还是主要依靠进口或与国外厂商协作。为 了跟上汽车国产化的步伐,满足低成本高性能的要求,研发新一代的ABS控制 器己迫在眉睫。该控制器要具有自主知识产权,不但可以与国内各汽车厂家的各 种汽车配套有关的ABS,也可以有出口的机会。汽车工业在国内和国际上都是 支柱产业,ABS有很大市场,只要技术上先进,产品可靠,其经济效益是不可 估量的。 山东大学硕士学位论文 11.4ABs技术发展的最新成果和未来发展方向 进入上世纪90年代以来ABS控制器已普遍用16位单片机为CPU,除本 身朝着集成化、低价格、大批量的方向发展外,还在原系统基础上进行了扩展。 20世纪80年代中后期,驱动防滑控制系统是ASR得到了发展,它能够防止汽 车在驱动过程中(特别是起步、加速、转弯等过程)防止驱动轮发生滑转,使汽 车在驱动过程中的方向稳定性、转向操纵能力和加速性等也都得到提高间。它 是伴随着汽车制动防抱死系统的产品化发展起来的,实质上是ABS基本思想在 驱动领域的发展和推广。利用原有的ABS系统,只增加部分控制系统和相应的 软件,就可以实现防滑控制功能,使性价比大大提高1。 ABS从出现到广泛应用于汽车上,经历了近半个世纪,到目前为止ABS的 总体结构方案已趋于成熟,但汽车制动安全技术目前仍是汽车技术的一个热点 在该技术领域,未来的研究方向和发展趋势集中在如下几个方面: (1)提高ABS控制方法的自适应性和系统的可靠性,从而进一步提高整车 的安全性能。虽然ABS已经作为一项成熟的技术得到广泛的应用,但在控制方 法上一直没有取得较大的突破。目前得到广泛应用的是采用门限值控制算法的 ABS。其缺点是控制逻辑比较复杂,调试困难。开发完成的ABs装置对各类车 型的互换性不好。随着传感器技术和车用微机控制技术的发展,采用各种现代控 制算法的ABS研究是目前的研究热点1,以使ABS的性能更加完善 (2)汽车动态控制系统ⅴDC。 DC(Vehicle Dynamics Contro系统又称ESP 系统( Electronic Stability program),是把ABS/ASR与电子全控式(或半控式)悬 构上有机地结合起来,保证汽车行驶的方向稳定性和良好的动态稳定彤、结 挂、电子控制四轮转向、电子控制液压转向、电子控制自动变速器等在功能 3)ABS/ASR与自动巡航控制装置ACC集成。汽车ACC( Adaptive Cruise Control)装置是近年来发展起来的又一项汽车主动安全技术,它可使汽车保持一 定的行驶安全车距,主动避免碰撞事故发生,有效地提高公路交通运输能力。由 于ABS、ASR和ACC都要用到相同的轮速采集系统、制动力调节装置以及发动 机调节装置,因此ABS/ASR与ACC的集成,不仅可以大大降低成本,而且可 以提高汽车的整体安全行驶性能2 (4)电子制动系统 Braking-by-wire1,其中,电子机械制动系统( Electronic 山东大学硕士学位论文 Mechanical Brakking-EMB)是一个全新的制动机构。EMB应用于轿车上,取消了 传统的液压制动系统,动作机构是电动机,执行机构仍是制动器。制动时,驾驶 员踩下电子制动踏板,电子制动踏板带有踏板感觉模拟器,踏板行程信号通过 CAN总线传送至控制器,控制器实时向电动机发出作动信号,实施ABS制动 与EMB类似的还有电子液压制动系统(B! ectronic Hydraulic Braking.EHB) 它取消了传统制动系统中的真空助力器,制动主缸等部件。作动机构是液压力装 置,执行机构是制动器。制动时,驾驶员踩下电子制动踏板,电子制动踏板带有 踏板感觉模拟器,踏板行程信号通过CAN总线传送至控制器,控制器实时向车 轮液压装置发出作动信号,对制动器实施ABS制动。 (5)在ABS系统中嵌入电子制动力分配装置( Electronic Brake Force Distributio EBD),构成了ABS+BD系统。EBD的功能就是在汽车ABS开始 制动压力调节之前,高速计算出四个轮胎与路面间的附着力大小,然后调节制动 器制动力,达到制动力与附着力的匹配,进一步提高车辆制动时的方向稳定性, 同时尽可能地缩短制动距离14。 12本文研究工作的意义和主要内容 12.1本课题研究的意义 随着世界经济全球化的日益发展,市场竞争日趋激烈,尤其是在我国加入世 贸组织之后,汽车行业面临前所未有的挑战和机遇。提高汽车整车和零配件的国 产化,赶超世界先进水平,是国人的共同愿望。在产品设计水平的提高,开发周 期的缩短、生产成本的降低等各个方面,都有我们广大机械和汽车行业的研究人 员亟待解决的问题。 近年来,随着我国汽车工业的大规模投资及国内汽车工业与国外汽车工业的 合资得到迅速发展,汽车产量大幅度增加。而另一方面我国公路交通基础设施建 设虽然得到了各级政府的大力支持,但总的趋势仍然是车流量和车辆密度不断增 加,道路交通安全事故也随之增加。为了有效减少交通事故,必须在车辆上加装 ABs系统。我国的ABS技术研制工作开始于上世纪80年代中期,落后欧美几 十年,加强ABS技术的研究和应用,完善汽车的主动安全性能,对于我们发展

...展开详情
img

关注 私信 TA的资源

上传资源赚积分,得勋章
最新资源