ABS技術(shù)分析及未來發(fā)展趨勢

1、學(xué)院 畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文文論文題目論文題目 ABS 技術(shù)分析及未來發(fā)展趨勢 學(xué)生姓名 專 業(yè) 汽車檢測與維修 班 級 汽修班 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 2013 年 5 月 4 日2摘要摘要 汽車防抱制動系統(tǒng)(ABS)是一項(xiàng)很重要的汽車主動安全裝置,一輛汽車的 ABS 是否起作用及作用的好壞直接關(guān)系到人們的生命安全問題。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人們物質(zhì)生活水平的提高，人類社會對汽車的安全性，特別是制動安全性能提出了越來越高的要求，汽車防抱死系統(tǒng)(ABS)就是為滿足人們這種對汽車安全性日益增長的需求而開發(fā)出的汽車電子產(chǎn)品，它是一種在汽車制動時能夠自動調(diào)節(jié)車輪制動力，防止車輪抱死以取得最佳制動效果的裝置。該

2、系統(tǒng)能夠有效的縮短制動距離、提高制動時的方向穩(wěn)定性，對汽車的行駛安全具有重要的意義，因此己成為目前中高檔汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置12。 當(dāng)汽車在緊急制動時，汽車 ABS 可防止汽車車輪抱死，保證車輛在制動時的側(cè)向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱性，同時還可在大多數(shù)路面條件下獲得最短的制動距離。簡單介紹了 ABS 的原理及其功能、應(yīng)用現(xiàn)狀,著重闡述了汽車防抱死制動系統(tǒng)研發(fā)的核心技術(shù)和未來發(fā)展趨勢。 關(guān)鍵詞：汽車防抱死制動系統(tǒng) 制動性能 附著系數(shù) ABS 技術(shù) 發(fā)展趨勢3目錄目錄摘要.21 序言.42 ABS 的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r.52.1 國外發(fā)展?fàn)顩r.52.2 國內(nèi)發(fā)展概況.63 ABS 的基礎(chǔ)知識.73.1ABS 的概述

3、.73.2 汽車制動性能的主要評價指標(biāo).73.2.1 制動效能.83.2.2 制動時汽車的方向穩(wěn)定性.83.2.3 制動效能的恒定性.83.3 ABS 的基本組成.83.3.1 車輪轉(zhuǎn)速傳感器.93.3.2 電子控制器.93.3.3 制動壓力調(diào)節(jié)器.93.4 ABS 的工作原理.103.5 ABS 的兩種控制方式.113.5.1 雙參數(shù)控制.113.5.2 單參數(shù)控制.113.6 ABS 的優(yōu)點(diǎn).124 ABS 的控制策略.144.1 邏輯門限值控制.144.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制.144.3 最優(yōu)控制.154.4 PID 控制.154.5 模糊控制.165 ABS 的發(fā)展趨勢.176 展望與結(jié)論

4、.196.1 ABS 的展望.196.2 結(jié)論.20致謝.21參考文獻(xiàn).2241 1 序言序言汽車防抱死制動系統(tǒng)（AntiLock Brake System），通常叫汽車防抱死制動系統(tǒng)，簡稱 ABS。 它是汽車上的一種主動安全裝置，其作用是在汽車制動時，防止車輪抱死在路面上滑拖，以提高汽車制動過程中的方向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向控制能力和縮短制動距離，使汽車制動更為安全有效。 在汽車防抱死制動系統(tǒng)出現(xiàn)之前，汽車所用的都是開環(huán)制動系統(tǒng)。其特點(diǎn)是制動器制動力矩的大小僅與駕駛員的操縱力、制動力的分配調(diào)節(jié)以及制動器的尺寸和型式有關(guān)。由于沒有車輪運(yùn)動狀態(tài)的反饋信號，無法測知制動過程中車輪的速度和抱死情況，汽車就不可

5、能據(jù)此調(diào)節(jié)輪缸或氣室制動壓力的大小。因此在緊急制動時，不可避免地出現(xiàn)車輪在地面上抱死拖滑的現(xiàn)象。當(dāng)車輪抱死時，地面的側(cè)向附著性能很差，所能提供的側(cè)向附著力很小，汽車在受到任何微小外力的作用下就會出現(xiàn)方向失穩(wěn)問題，極易發(fā)生交通事故。在潮濕路面或冰雪路面上制動時，這種方向失穩(wěn)的現(xiàn)象會更加嚴(yán)重。汽車防抱死制動系統(tǒng)（Anti-lock Braking System 簡稱ABS）的出現(xiàn)從根本上解決了汽車在制動過程中的車輪抱死問題。它的基本功能就是通過傳感器感知車輪每一瞬時的運(yùn)動狀態(tài)，并根據(jù)其運(yùn)動狀態(tài)相應(yīng)地調(diào)節(jié)制動器制動力矩的大小以避免出現(xiàn)車輪的抱死現(xiàn)象，因而是一個閉環(huán)制動系統(tǒng)8。 它是電子控制技術(shù)在汽車

6、上最有成就的應(yīng)用項(xiàng)目之一，汽車制動防抱死系統(tǒng)可使汽車在制動時維持方向穩(wěn)定性和縮短制動距離，有效提高行車的安全性。52 2 ABSABS 的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r隨著汽車行駛速度的提高、道路行車密度的增大、以及人們對汽車行駛安全性的要求越來越高，ABS 已經(jīng)成為汽車上的一種重要安全裝置。早在 30 年代，ABS 就運(yùn)用在鐵路機(jī)車的制動中，其目的是防止列車制動時車輪抱死后在鋼軌上滑行造成局部摩擦，致使車輪、鋼軌早期損壞和車輪不能平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生噪聲和振動。40 年代，為了防止飛機(jī)著陸時制動跑偏、甩尾和輪胎劇烈磨損，以及縮短滑行距離，在飛機(jī)上開始采用 ABS，并很快成為飛機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)裝備12。5

7、0 年代被開發(fā)引用到汽車上。進(jìn)入 70 年代后，隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路的發(fā)展和微機(jī)的運(yùn)用，電子控制式 ABS 日趨成熟，成本不斷降低，并且體積小、質(zhì)量輕、控制精度高，其安全效能十分顯著，普遍受到人們的歡迎和認(rèn)可，為其迅速普及創(chuàng)造了條件。2.1 國外發(fā)展?fàn)顩r國外發(fā)展?fàn)顩r早在 1928 年防抱死制動理論就被提出。BOSCH 公司在 1936 年第一個獲得了防抱死制動系統(tǒng)的專利權(quán)。1954 年，F(xiàn)ORD 公司將 ABS 裝在林肯轎車上。這一時期的各種ABS 的輪速傳感器和制動壓力調(diào)節(jié)裝置都是機(jī)械式，因此，獲取的輪速信號不夠精確，制動壓力調(diào)節(jié)的適時性和精確性也難以保證。隨著電

8、子技術(shù)的發(fā)展，ABS 進(jìn)入電子控制時代。20 世紀(jì) 60 年代后期到 70 年代初期，凱爾塞海伊斯公司研制生產(chǎn)的兩輪制動的 ABS、克萊斯勒公司與 BENDIX 公司合作研制的四輪制動的 ABS、BOSCH 和 TEVES 公司研制的 ABS、WABCO 公司與 BENZ公司合作研制的裝備在氣壓制動的載貨汽車上的 ABS，都是由模擬式電子控制裝置對設(shè)置在制動管路中的電磁閥進(jìn)行控制，直接對各制動輪以電子控制壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。6由于模擬式電子控制裝置反應(yīng)速度慢、控制精度低、易受干擾，致使各種 ABS 均未達(dá)到預(yù)期的控制效果。目前，國際上 ABS 在汽車上的應(yīng)用越來越廣泛，已成為絕大多數(shù)汽車的標(biāo)準(zhǔn)裝備，

9、北美和西歐的各類客車和輕型載貨汽車，ABS 的裝備率已達(dá) 90%以上，轎車 ABS的裝備率在 60%左右，運(yùn)送危險品的載貨汽車 ABS 的裝備率為 100%。僅依靠調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不能解決汽車在對開路面上很好地起步加速的問題。為了解決這一問題，需要對附著不好的一側(cè)驅(qū)動輪施加部分制動，以充分發(fā)揮附著條件較好的一側(cè)的地面驅(qū)動力。隨著 ABS 技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，利用 ABS 壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。采用制動干預(yù)控制的 ASR 系統(tǒng)通常都是同 ABS 集成在一起的，形成 ABS/ASR 系統(tǒng)。1986 年 12 月，BOSCH 公司第一次將 ABS 與 ASR 結(jié)合起來，率先推出了具有防抱死

10、制動和驅(qū)動防滑轉(zhuǎn)功能的防滑控制系統(tǒng) ABS/ASR 2U 裝置。同期，BENZ 公司與 WABCO 公司也聯(lián)合開發(fā)出了應(yīng)用在載貨汽車上的 ABS/ASR 系統(tǒng)。此后，各大汽車公司紛紛開始應(yīng)用 ABS/ASR 系統(tǒng)，使其成為頂級豪華車的標(biāo)準(zhǔn)配置。隨著各大公司不斷開發(fā)出結(jié)構(gòu)更緊湊、成本更低、可靠性更強(qiáng)、功能更全面的 ABS/ASR 系統(tǒng)，ABS/ASR 系統(tǒng)也逐漸應(yīng)用于中、低檔汽車上。到 1997 年時，已經(jīng)有 23 家汽車廠商的近 50 種車型使用了 ABS/ASR 系統(tǒng)。2.2 國內(nèi)發(fā)展概況國內(nèi)發(fā)展概況國內(nèi)研究開發(fā) ABS 起步較晚，約始于 20 世紀(jì) 80 年代中期。但我國對 ABS 的系統(tǒng)

11、開發(fā)十分重視，制定相應(yīng)的法規(guī)力促 ABS 的發(fā)展。1993 年 4 月 1 日開始實(shí)施的 GB 13594-92汽車防抱死制動系統(tǒng)性能要求和試驗(yàn)方法，為 ABS 成為標(biāo)準(zhǔn)裝備提供了試驗(yàn)方法和依據(jù)。1999 年 10 月 1 日實(shí)施的 GB 126761999汽車制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法規(guī)定：2003 年 10 月 1 日以后，大型客車和大型載貨汽車必須安裝符合 GB 13594 中規(guī)定的一類 ABS。估計(jì) 2005 年我國新生產(chǎn)的中、重型載貨汽車，大、中型客車 ABS 的裝車率為100%，而小、微型客車 ABS 的裝車率為 20，轎車 ABS 裝車率為 50%。73 3 ABSABS 的基

12、礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)知識3.1 ABS 的概述的概述在汽車制動時，如果車輪抱死滑移，車輪與路面間的側(cè)向附著力將完全消失。如果只是前輪(轉(zhuǎn)向輪)制動到抱死滑移而后輪還在滾動，汽車將失去轉(zhuǎn)向能力。如果只是后輪制動到抱死滑移而前輪還在滾動，即使受到不大的側(cè)向干擾力，汽車也將產(chǎn)生側(cè)滑(甩尾)現(xiàn)象。這些都極易造成嚴(yán)重的交通事故。因此，汽車在制動時不希望車輪制動到抱死滑移7，而是希望車輪制動到邊滾邊滑的狀態(tài)。由試驗(yàn)得知，汽車車輪的滑動率在 1520時，輪胎與路面間有最大的附著系數(shù)。所以為了充分發(fā)揮輪胎與路面間的這種潛在的附著能力，目前在大多數(shù)車輛上都裝備了防抱死制動系統(tǒng)(Antilock Brake System

13、)，簡稱 ABS?！癆BS”是一種具有防滑、防鎖死等優(yōu)點(diǎn)的汽車安全控制系統(tǒng)。ABS 是常規(guī)剎車裝置基礎(chǔ)上的改進(jìn)型技術(shù)，可分機(jī)械式和電子式兩種?，F(xiàn)代汽車上大量安裝防抱死制動系統(tǒng)，ABS 既有普通制動系統(tǒng)的制動功能，又能防止車輪鎖死，使汽車在制動狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向，保證汽車的制動方向穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生側(cè)滑和跑偏，是目前汽車上最先進(jìn)、制動效果最佳的制動裝置。為了對采用 ABS 的必要性有所了解，現(xiàn)介紹以下有關(guān)制動基礎(chǔ)知識。3.2 汽車制動性能的主要評價指標(biāo)汽車制動性能的主要評價指標(biāo)對汽車的制動性能有多方面的要求，因而有多方面的評價指標(biāo)，一般常提到以下三個方面。它們是：83.2.1 制動效能制動效能主要指制

14、動距離與制動減速度，通常實(shí)用中多指制動距離。制動距離是指駕駛員開始踩制動踏板到汽車完全停車所行駛的距離。制動距離越短，越有利于避免交通事故的發(fā)生，它是制動性能最基本的評價指標(biāo)5。3.2.2 制動時汽車的方向穩(wěn)定性制動時汽車的方向穩(wěn)定性，一般是指制動過程中維持汽車直線行駛和按預(yù)定彎道行駛的能力。如果汽車制動時發(fā)生側(cè)滑、甩尾、嚴(yán)重時出現(xiàn)調(diào)頭，都不可能維持原行駛方向，會使汽車失去方向穩(wěn)定性；如果汽車在彎道行駛中制動時，汽車不再按原來彎道行駛，出現(xiàn)沖入其它車道或沖出路面，或者即使是直線行駛，也無法避開障礙物，操縱轉(zhuǎn)向盤也不起作用，則為汽車失去轉(zhuǎn)向控制能力（轉(zhuǎn)向操縱性）。汽車制動過程中，失去方向穩(wěn)定性和

15、失去轉(zhuǎn)向控制能力，都是造成交通事故的重要原因。3.2.3 制動效能的恒定性制動效能的恒定性，主要指抗熱衰退性能?？篃崴ネ诵阅苁侵钙囋诜敝毓ぷ鳁l件下制動時（如下長坡時長時間連續(xù)制動），制動器溫度升高后，其制動效能的保持程度。它是設(shè)計(jì)制動器及選材中必須認(rèn)真考慮的一個重要問題。以上三項(xiàng)指標(biāo)中，前兩項(xiàng)指標(biāo)采用 ABS 裝置后，其性能都會有明顯的改善和提高對避免交通事故的發(fā)生能起到很好的作用，因此 ABS 是汽車上十分重要的主動安全裝置14。 3.3 ABS 的基本組成的基本組成現(xiàn)代 ABS 盡管采用的控制方式、方法以及結(jié)構(gòu)形式各不相同，但除原有的傳統(tǒng)的常規(guī)制動裝置外，一般 ABS 系統(tǒng)主要由傳感器（

16、車速傳感器、輪速傳感器、減速傳感器）、電子控制裝置（電子控制器 ECU、ABS 控制模塊、ABS 計(jì)算機(jī)等）和執(zhí)行器（制動壓力調(diào)節(jié)器、液壓泵、ABS 警告燈、ECU）三個部分組成。如下圖：9其中傳感器主要是車輪轉(zhuǎn)速傳感器，執(zhí)行器主要指制動壓力調(diào)節(jié)器。3.3.1 車輪轉(zhuǎn)速傳感器車輪轉(zhuǎn)速傳感器是 ABS 中最主要的一個傳感器。車輪轉(zhuǎn)速傳感器常簡稱為輪速傳感器，其作用是對車輪的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行檢測，獲得車輪轉(zhuǎn)速（速度）信號。3.3.2 電子控制器ABS 的電子控制器（Electronic Control Unit），常用 ECU 表示，簡稱 ABS 電腦。它的主要作用是接收輪速傳感器等輸入信號，計(jì)算出輪

17、速、參考車速、車輪減速度功、滑移率等，并進(jìn)行判斷、輸出控制指令，控制制動壓力調(diào)節(jié)器等進(jìn)行工作。另外，ABS 電腦還有監(jiān)測等功能，如有故障時會使 ABS 停止工作并將 ABS 警示燈點(diǎn)亮7。3.3.3 制動壓力調(diào)節(jié)器制動壓力調(diào)節(jié)器是 ABS 中的主要執(zhí)行器。其作用是接受 ABS 電腦的指令，驅(qū)動調(diào)節(jié)器中的電磁閥動作（或電機(jī)轉(zhuǎn)動等），調(diào)節(jié)制動系的壓力，使之增大、保持或減小，實(shí)現(xiàn)制動系壓力的控制功能。10通常，ABS 只有在汽車速度達(dá)到一定程度（如 5 km/h 或 8 km/h）時，才會對制動過程中趨于抱死的車輪的制動壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)汽車速度降到一定程度時，因?yàn)檐囁俸艿?，車輪制動抱死對汽車制動性?/p>

18、的不利影響很小，為了使汽車盡快制動停車，ABS 就會自動終止防抱死制動壓力調(diào)節(jié)3，其車輪仍可能被制動抱死。在制動過程中，如果常規(guī)制動系統(tǒng)發(fā)生故障，ABS 會隨之失去控制作用。若只是ABS 發(fā)生故障、常規(guī)制動系統(tǒng)正常時，汽車制動過程仍像常規(guī)制動過程一樣照常進(jìn)行，只是失去防抱死控制作用。現(xiàn)代 ABS 一般都能對系統(tǒng)的工作情況進(jìn)行監(jiān)測，具有失效保護(hù)和自診斷功能，一旦發(fā)現(xiàn)影響 ABS 正常工作的故障時，將自動關(guān)掉 ABS，恢復(fù)常規(guī)制動，并將 ABS 警示燈點(diǎn)亮，向駕駛員發(fā)出警示信號，提醒駕駛員及時進(jìn)行修理。制動壓力調(diào)節(jié)器串接在制動主缸與輪缸之間，通過電磁閥直接或間接地控制輪缸的制動壓力。通常，把電磁閥

19、直接控制輪缸制動壓力的制動壓力調(diào)節(jié)器稱作循環(huán)式調(diào)節(jié)器，把間接控制制動壓力的制動壓力調(diào)節(jié)器稱作可變?nèi)莘e式調(diào)節(jié)器。3.4 ABS 的工作原理的工作原理當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)接通（ON）時，ABS 保護(hù)繼電器的電磁線圈中就會有電流流過，系統(tǒng)進(jìn)入自檢狀態(tài)。經(jīng)過短暫的自檢后，如果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在影響其正常工作的故障，會保持其自檢時的工作狀態(tài)，即關(guān)閉 ABS 系統(tǒng)。此時壓力調(diào)節(jié)器中各電磁閥的電磁線圈均不通電，各電磁閥均保持在制動壓力增大狀態(tài)，汽車恢復(fù)常規(guī)制動狀態(tài)工作。經(jīng)過自檢，未發(fā)現(xiàn)影響系統(tǒng)正常工作的故障，ABS 就進(jìn)入等待工作狀態(tài)。汽車行駛過程中，各輪速傳感器連續(xù)地向 ABS 電腦輸入各車輪的輪速信號。當(dāng)車速超過 8

20、km/h 后，如果駕駛員踩下制動踏板進(jìn)行制動時，制動燈開關(guān)閉合，蓄電池給 ABS 電腦一個電壓信號。ABS 電腦收到蓄電池電壓信號后，就判定汽車進(jìn)入制動狀態(tài)15。它將根據(jù)輪速傳感器輸入的信息，對四個車輪的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行分析判斷。制動過程中，ABS 電控單元(ECU)3 不斷地從傳感器 1 和 5 獲取車輪速度信號，并加以處理，分析是否有車輪即將抱死拖滑。11如果沒有車輪即將抱死拖滑，制動壓力調(diào)節(jié)裝置 2 不參與工作，制動主缸 7 和各制動輪缸 9 相通，制動輪缸中的壓力繼續(xù)增大，此即 ABS 制動過程中的增壓狀態(tài)。如果電控單元判斷出某個車輪(假設(shè)為左前輪)即將抱死拖滑，它即向制動壓力調(diào)節(jié)裝置發(fā)出

21、命令，關(guān)閉制動主缸與左前制動輪缸的通道，使左前制動輪缸的壓力不再增大，此即 ABS 制動過程中的保壓狀態(tài)。若電控單元判斷出左前輪仍趨于抱死拖滑狀態(tài)，它即向制動壓力調(diào)節(jié)裝置發(fā)出命令，打開左前制動輪缸與儲液室或儲能器的通道，使左前制動輪缸中的油壓降低，此即 ABS 制動過程中的減壓狀態(tài)。在制動過程中，各車輪制動未出現(xiàn)趨于抱死時，ABS 不工作，此時制動過程與常規(guī)制動過程完全相同。在制動過程中，當(dāng) ABS 電腦判定有車輪制動趨于抱死時，就開始對相應(yīng)的控制通道進(jìn)行防抱死控制，將車輪滑移率控制在最佳范圍之間，直至汽車速度很低或停止。在制動過程中，如果汽車為高速急轉(zhuǎn)彎，當(dāng)汽車的橫向加速度達(dá)到一定值時，橫向

22、加速度開關(guān)中的一對觸點(diǎn)就會斷開，ABS 電腦不再有蓄電池電壓信號，ABS 電腦由此判定汽車橫向加速度已超過設(shè)定的界限值，就會對其防抱死控制過程進(jìn)行修正，使 ABS 更為有效地工作。ABS 保護(hù)繼電器，是用來防止蓄電池極性接反或蓄電池電壓過高時損壞 ABS 電腦，起保護(hù)作用。3.5 ABS 的兩種控制方式的兩種控制方式3.5.1 雙參數(shù)控制 雙參數(shù)控制的 ABS，由車速傳感器 (測速雷達(dá))、輪速傳感器、控制裝置 (電腦)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。其工作原理是車速傳感器和輪速傳感器，分別將車速和輪速信號輸入電腦，由電腦計(jì)算出實(shí)際滑移率，并與理想滑移率1520作比較，再通過電磁閥增減制動器的制動力。12這種

23、ABS 可保證滑移率的理想控制，防抱制動性能好，但由于增加了一個測速雷達(dá)，因此結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本也較高。3.5.2 單參數(shù)控制 它以控制車輪的角減速度為對象，控制車輪的制動力，實(shí)現(xiàn)防抱死制動，其結(jié)構(gòu)主要由輪速傳感器、控制器 (電腦)及電磁閥組成。為了準(zhǔn)確無誤地測量輪速，傳感頭與車輪齒圈間應(yīng)留有 1mm 間隙。為避免水、泥、灰塵對傳感器的影響，安裝前應(yīng)將傳感器加注黃油?？刂蒲b置 ECU 的主要任務(wù)是把各車輪的傳感器傳回來的信號進(jìn)行計(jì)算、分析、放大和判別，再由輸出級將指令信號輸出到電磁閥，去執(zhí)行制動壓力調(diào)節(jié)任務(wù)。電子控制裝置，由四大部分組成，輸入級 、控制器、輸出級，穩(wěn)壓與保護(hù)裝置。3.6 ABS

24、的優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)1）能較好地保持方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向控制能力。采用傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)進(jìn)行制動時，盡管駕駛員也知道間歇性的踩、放制動踏板防止車輪抱死，但再有經(jīng)驗(yàn)的駕駛員也無法精確地做到判斷和控制，特別是在緊急制動時，都不可能將車輪滑移率控制在理想范圍之內(nèi)，往往會使車輪抱死，尤其是汽車在結(jié)冰、下雨打滑的路面上制動時，很容易產(chǎn)生側(cè)滑、甩尾和失去轉(zhuǎn)向控制能力，此時駕駛員往往產(chǎn)生一種緊張情緒，缺乏安全感。2）減少浮滑現(xiàn)象。 沒有配備 ABS 的車輛在潮濕、光滑的道路上緊急制動，車輪抱死后會出現(xiàn)車輛在路面上保持慣性繼續(xù)向前滑動的情況。而 ABS 由于減少了車輪抱死的機(jī)會，因此也減少了制動過程中出現(xiàn)浮滑的機(jī)會。 3）有

25、效縮短制動距離。13在緊急制動狀態(tài)下，ABS 能使車輪處于既滾動又拖動的狀況，拖動的比例占20左右，這時輪胎與地面的摩擦力最大，即所謂的最佳制動點(diǎn)或區(qū)域。普通的制動系統(tǒng)無法做到這一點(diǎn)。 4）減輕了輪胎的磨損。使用 ABS 消除了在緊急制動過程中抱死的車輪使輪胎遭受不能修復(fù)的損傷，即在輪胎表面形成平斑的可能性。大家留心就會發(fā)現(xiàn)，在道路上留下長長剎車痕跡的是未裝備 ABS 的車輛，而裝備了 ABS 的車輛，只會留下輕微的剎車痕跡，并且是一小段一小段的，明顯減少了輪胎和地面的磨損程度。144 4 ABSABS 的控制策略的控制策略ABS 技術(shù)的一個核心問題就是控制算法的研究。由于 ABS 系統(tǒng)是非線

26、性系統(tǒng)，因此探索一種有效的控制方法是 ABS 系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對 ABS 的控制算法進(jìn)行了很多理論研究，主要有以下幾種控制方法9。 4.1 邏輯門限值控制邏輯門限值控制 這種控制方式的特點(diǎn)是不需要建立具體系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并且對系統(tǒng)的非線性控制很有效，比較適合用于 ABS 的控制。當(dāng)其用于 ABS 的控制時，可以預(yù)選一個角減速度門限值，當(dāng)實(shí)測值達(dá)到此門限值時，控制器發(fā)出指令，減小制動力，使車輪轉(zhuǎn)速提高。再預(yù)選一個角加速度門限值，當(dāng)實(shí)測值達(dá)到此門限值時，控制器發(fā)出指令，增加制動力，使車輪轉(zhuǎn)速降低。以車輪角速度作為單信號輸入，如上所述，同時在控制器中設(shè)置合理的角加速度、角減速度門限

27、值，就可以實(shí)現(xiàn)防抱制動循環(huán)。因此整個控制過程比較簡單，結(jié)構(gòu)原理上比較容易實(shí)現(xiàn)。同時，如果控制參數(shù)選擇合理，則可以達(dá)到比較理想的控制效果，能夠滿足各種車輛的要求。但是邏輯門限值控制本身也存在一些不足。如它的控制邏輯比較復(fù)雜、波動較大，而且控制系統(tǒng)中的許多參數(shù)都是經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)得出的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撘罁?jù)，對系統(tǒng)穩(wěn)定性品質(zhì)無法評價等。 4.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制滑模變結(jié)構(gòu)控制 15由汽車防抱死制動的基本原理可知，其制動過程的本質(zhì)問題是把車輪的滑移率控制在附著系數(shù)的峰值點(diǎn) Sk，則滑動模態(tài)變結(jié)構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)時的狀態(tài)、偏差及其導(dǎo)數(shù)值在不同的控制區(qū)域，以理想開關(guān)的方式切換控制量的大小和符號，以保證系統(tǒng)在滑

28、動區(qū)域很小的范圍內(nèi)，狀態(tài)軌跡 S 沿滑動換節(jié)曲線滑向控制目標(biāo)（Sk，0）。通常取制動力矩為控制變量 U，切換條件為： 4.3 最優(yōu)控制最優(yōu)控制最優(yōu)控制方法是基于狀態(tài)空間法的現(xiàn)代控制理論方法。它可以根據(jù)車輛地面系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，采用狀態(tài)空間的概念，在時間域內(nèi)研究汽車防抱死制動系統(tǒng)。最優(yōu)控制方法和門限值控制方法不同，它是一種基于模型分析的控制方法。 其思路是根據(jù)防抱死制動系統(tǒng)的各項(xiàng)控制要求，按照最優(yōu)化的原理來求得制動防抱死系統(tǒng)的最優(yōu)控制目標(biāo)。這種控制方法的優(yōu)點(diǎn)是考慮了控制過程中狀態(tài)變化的歷程而使控制過程平穩(wěn)；缺點(diǎn)是控制效果的優(yōu)劣主要依賴于系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，控制質(zhì)量難以準(zhǔn)確把握。 4.4 PID 控制控

29、制 16PID 控制方法的最大優(yōu)點(diǎn)是不需要了解被控制對象的數(shù)學(xué)模型，只需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定，這個特點(diǎn)正好滿足了 ABS 控制系統(tǒng)建模比較困難的特點(diǎn)。顯然，對于單一路面（期望滑移率固定）的路面來說，PID 控制的特點(diǎn)決了它的實(shí)用性很強(qiáng)，但是我們很難確定一種準(zhǔn)確的輪胎模型來實(shí)時確定不同制動工況下的期望滑移率6，所以在實(shí)際產(chǎn)品中并不適用。目前，許多研究者把研究的重點(diǎn)放在建立準(zhǔn)確的輪胎模型或者通過其他的方式來識別路況的方法上，以期望和 PID 控制方法聯(lián)合起來應(yīng)用于 ABS，并且己經(jīng)取得了部分研究成果，但還不能進(jìn)入實(shí)用階段。 4.5 模糊控制模糊控制模糊控制是基于經(jīng)驗(yàn)規(guī)則的控制，具有不依賴

30、對象的數(shù)學(xué)模型，便于利用人的經(jīng)驗(yàn)知識，具有魯棒性強(qiáng)和簡單實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)?？刂埔?guī)則符合人的思維規(guī)律。缺點(diǎn)是沒有有效通用的計(jì)算方法，只能依靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)調(diào)試1。 175 5 ABSABS 的發(fā)展趨勢的發(fā)展趨勢ABS 技術(shù)雖然在 20 世紀(jì) 90 年代初期就已成熟，但隨著電子技術(shù)和汽車技術(shù)的快速發(fā)展，ABS 技術(shù)也得到了不斷完善。今后，ABS 技術(shù)將沿以下幾個方面繼續(xù)發(fā)展。1）采用現(xiàn)代控制理論和方法完善 ABS 技術(shù)性能。目前得到廣泛應(yīng)用的是采用門限值控制方法的 ABS，有一定局限性。研究適應(yīng) ABS 這種變工況、非線性系統(tǒng)的控制方法，完善 ABS 技術(shù)性能將是今后 ABS 研究的熱點(diǎn)。近幾年出現(xiàn)

31、的增益調(diào)度 PID 控制、變結(jié)構(gòu)控制和模糊控制等方法，是以滑移率為目標(biāo)的連續(xù)控制，使制動過程中保持最佳、穩(wěn)定的滑移率，理論上是理想的防抱死制動控制系統(tǒng)。 2）提高 ABS 的可靠性、自適應(yīng)性。ABS 是加裝在汽車上的輔助安全裝置，它要求高可靠性，否則會導(dǎo)致人身傷亡及車輛損壞。為了提高 ABS 的可靠性，ABS 電控部分應(yīng)向集成化方向發(fā)展，制作專用的 ABS 芯片；機(jī)械部分則通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、采用新材料、提高制造工藝等。ABS 軟件部分則采用補(bǔ)償方法（針對測量、計(jì)算誤差）和自適應(yīng)控制算法來提高 ABS 的可靠性和自適應(yīng)性。 3）提高系統(tǒng)的集成度，減小體積，減輕質(zhì)量。現(xiàn)代汽車的安裝空間都非常緊湊，

32、而 ABS 又是提高汽車安全性能的附加裝置，預(yù)留的空間非常有限，因此，要求 ABS控制器體積盡量小。此外新增加的裝置必然增加整車質(zhì)量，對整車經(jīng)濟(jì)性、動力性不利，要求 ABS 質(zhì)量輕。因此 ABS 裝置必須高度集成化，這樣既可減小體積，又可減輕質(zhì)量，同時還可以降低成本。 4）增強(qiáng) ABS 控制器的功能，擴(kuò)大使用范圍。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，ABS 技術(shù)也在不斷地成熟和發(fā)展，很多 ABS 控制器已經(jīng)選用功能強(qiáng)、速度快、集成度高的 16 位或 32 位微處理器，甚至做成專用芯片，為 ABS 進(jìn)一步完善和擴(kuò)展構(gòu)建了一個良好的平臺。目前對汽車進(jìn)行安全控制的裝置不斷地被加入這個平臺，由最初的防滑控制系

33、統(tǒng)（ASR） ，到現(xiàn)在的電子制動力分配裝置（EBD）6、電子助力制動裝置（EBA） ，電子行駛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（ESP） 、車輛動力學(xué)控制系統(tǒng)（VDC） 、電子控制制動系統(tǒng)（EBS） 、車速記錄儀（VSR）等。5）提高總線技術(shù)在 ABS 系統(tǒng)上的應(yīng)用。隨著電控單元在汽車中的應(yīng)用越來越多，車載電子設(shè)備問的數(shù)據(jù)通信變得越來越重要，以分布式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造汽車車18載電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是很有必要的。大量數(shù)據(jù)的快速交換、高可靠性及廉價性是對汽車電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求。在該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，各處理機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，控制改善汽車某一方面的性能，同時在其他處理機(jī)需要時提供數(shù)據(jù)服務(wù)。汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成主要依靠總線傳輸技術(shù)。汽車總線

34、傳輸是通過某種通訊協(xié)議將汽車中各種電控單元（發(fā)動機(jī)、ABS、自動變速器等） 、智能傳感器、智能儀表等聯(lián)接起來，從而構(gòu)成的汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。其優(yōu)點(diǎn)有：減少了線束的數(shù)量和線束的容積，提高了電子系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性采用通用傳感器，達(dá)到數(shù)據(jù)共享的目的；改善了系統(tǒng)的靈活性，即通過系統(tǒng)的軟件可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的變化8。196 6 展望與結(jié)論展望與結(jié)論6.1 ABS 的展望的展望根據(jù)國內(nèi)外的一些研究動態(tài)和高檔轎車的實(shí)際應(yīng)用表明，ABS 技術(shù)將沿以下幾個方面繼續(xù)發(fā)展:1）ABS 和驅(qū)動防滑控制裝置 ASR 一體化, ABS 以防止車輪抱死為目的，ASR 是防止車輪過分滑轉(zhuǎn)，ABS 是為了緩解制動，ASR 是為了施

35、加制動。由于二者技術(shù)上較接近，且都能在低附著路面上充分體現(xiàn)它們的作用，所以將二者有機(jī)地結(jié)合起來。2）動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng) VDC(或電子穩(wěn)定控制系統(tǒng) ESP） 。VDC 主要在 ABS/ASR 的基礎(chǔ)上解決汽車轉(zhuǎn)向行駛時的方向穩(wěn)定性問題。ABS 與電子全控式（或半控式）懸架、電子控制四輪轉(zhuǎn)向、電子控制自動變速器等控制系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)上有機(jī)地結(jié)合起來。保證汽車在各種惡劣情況下行駛時，都具有良好的動態(tài)穩(wěn)定性。3）ABS/ASR 與自動巡航系統(tǒng) ACC 集成。自動巡航系統(tǒng) ACC 的目的是在巡航行駛時自動把車速限制在一個設(shè)定的車速，并且能夠根據(jù)前方車輛的行駛速度自動施加制動或加速使其保持在一定的安全距離

36、內(nèi)行駛，在遇到障礙物時，可以自動施加制動，把車速調(diào)整在安全范圍內(nèi)。由于 ABS/ASR 和 ACC 都要用到相同的輪速采集系統(tǒng)，制動調(diào)節(jié)裝置以及發(fā)動機(jī)輸出力矩調(diào)節(jié)裝置13，因此 ABS、ASR、ACC 集成化系統(tǒng)不僅僅可以大大降低成本，而且可以提高汽車的整體安全性能。4）減小體積，降低重量。為了提高汽車的安全性能，增加了一些裝置，汽車的重量隨之增加，對燃料經(jīng)濟(jì)性不利。所以新增設(shè)的各種裝置必須在保證安全性的前提下，盡量地減少重量。另外，不論是大型車還是小型車，發(fā)動機(jī)的安裝空間都是非常緊湊的，因此，也要求 ABS 控制器的體積盡可能的小一些。5）隨著 ABS 與新一代制動系統(tǒng)的結(jié)合,如電子液壓制動

37、 EHB、電子機(jī)械制動EMB，ABS 有了更快的響應(yīng)速度，更好的控制效果，而且更容易與其他電子系統(tǒng)集成。ABS 將成為集成化底盤系統(tǒng)中不可缺少的一個節(jié)點(diǎn)。206）在 ABS 系統(tǒng)中嵌入電子制動力分配裝置(EBD)構(gòu)成了 ABS+EBD 系統(tǒng)。EBD 的功能就是在汽車 ABS 開始制動壓力調(diào)節(jié)之前，高速計(jì)算出汽車四個輪胎與地面附著力大小，然后調(diào)節(jié)車輪與附著力的區(qū)配，進(jìn)一步提高車輛制動時方向的穩(wěn)定性，同時盡可能地縮短制動距離。7）在 ABS 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展成車速記錄儀（VSR） ，又稱汽車黑匣子。該裝置通過實(shí)時采集的四個車輪輪速信號，在交通事故發(fā)生過程中汽車的實(shí)際運(yùn)行軌跡與駕駛員對車輛的操作情況，便于公安交通管理部門能準(zhǔn)確判斷事故的責(zé)任。6.2 結(jié)論結(jié)論通過這次寫論文讓我了解了更多 ABS 系統(tǒng)的知識，特別是電子控制部分這一塊。ABS 系統(tǒng)就是要充分利用輪胎和地面的附著系數(shù)，使各個制動器產(chǎn)生盡可能大的制動力而又不會抱死，提高汽車制動能力，改善了操縱性和穩(wěn)定性。在寫論文時，我也查閱了許多的 ABS 相關(guān)的知識，它其實(shí)跟 ASR（汽車防滑電子控制系統(tǒng)）有著同樣的作用和原理，很多都是相關(guān)聯(lián)的。通過查閱書籍，使我的視野更加的開闊了，也給即將畢業(yè)的我增加了一部分新的知識。 隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對安全需求的不斷增長，ABS 逐漸成