車輛動力學(xué)-縱向動力學(xué)-2013-1

1、車輛縱向動力學(xué)北京科技大學(xué)車輛工程系1. ABS 功能 ABS IS Computer Controlled Brake Pedal “Pumping” ABS Allows the Driver To Maintain Control During Hard BrakingAnti Lock Brakes Control ABS： 通過調(diào)節(jié)車輪制動壓力保證制動過程中最佳滑移率。 控制目標(biāo)：制動力通常在滑移率為某一特定值附近達(dá)到最大值，此時(shí)的滑移率為最佳滑移率，并作為目標(biāo)。 滑移率如何測試？ABS裝置 ABS裝置：ECU,電磁調(diào)節(jié)閥，輪速傳感器ABS “Pumps” the Brakes 18

2、 Times per SecondSpeed Sensors on Wheels are Monitored by On Board Computer 輪速傳感器測量車輪輪速，微分獲得車輪角減速度；作為ABS的控制目標(biāo)參數(shù) 相對滑移率：由每個(gè)車輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速，推算出理想的參考車速，對應(yīng)與當(dāng)前的最佳附著率情況。參考車速與實(shí)際輪速相比，得出相對滑移率目標(biāo)值。Wheel and Axle Speed Sensors100 tooth sensorsSignal ProcessingSIX-CHANNEL SYSTEMFOUR-CHANNEL SYSTEM 調(diào)節(jié)制動壓力（加壓，減壓和保壓）使車輪保持在制

3、動力最大的滑轉(zhuǎn)范圍內(nèi)。ABS控制過程： 調(diào)整駕駛員施加的過高制動壓力，將車輪角減速度控制在要求的上下限之間。 車輪慣性矩較大，路面附著系數(shù)較小，輪缸壓力上升較慢且駕駛員制動的情況下，盡管車輪角減速度還未到門限值，車輪也可能會抱死。需要加入相對滑移率作為第二控制目標(biāo)。ABS控制策略： 單輪控制單輪控制： 保證每個(gè)車輪都最大程度地利用可用的附著系數(shù)，實(shí)現(xiàn)車輛的最大制動強(qiáng)度。 低選控制低選控制：對同一車軸兩側(cè)車輪同時(shí)施加制動壓力控制，大小由附著系數(shù)低的那側(cè)車輪決定。 多用于后軸車輪的制動控制 高選控制高選控制：由高附著系數(shù)路面上的那側(cè)車輪來決定車橋兩側(cè)車輪的制動壓力。 多用于前軸車輪的制動控制ABS

4、 研究 產(chǎn)品： 控制策略：不同的控制方法 難點(diǎn)：路面附著系數(shù)的在線識別；車速的獲??；滑移率的計(jì)算；算法時(shí)間/精度的保證； 參考書籍： 李果編著.車輛防抱死制動控制理論與應(yīng)用.國防工業(yè)出版社,2009.08.ABS控制方法 傳統(tǒng)的邏輯門限方法 增益調(diào)度PI控制 滑模變結(jié)構(gòu)控制 模糊控制 第一種以比較為目的，后三種控制以滑移率為目標(biāo)的連續(xù)/魯棒性控制系統(tǒng)。邏輯門限：邏輯門限： Ka為車輪綜合加、減速度；Cs，Ca分別為參考滑移率，Sref為加權(quán)系數(shù)， A為車輪的加減速度 控制邏輯：a1,a2,a3分別為加、減速度閾值A(chǔ)BS 研究PI控制： 內(nèi)環(huán)為壓力控制壓力控制，外環(huán)為滑移率控制滑移率控制，要求內(nèi)

5、環(huán)的控制響應(yīng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于外環(huán)的響應(yīng)?？刂凭扰c穩(wěn)定性 滑模變結(jié)構(gòu)控制滑模變結(jié)構(gòu)控制作為一種特殊的魯棒控制方法，可用于解決不確定非線性系統(tǒng)的控制問題。 滑模變結(jié)構(gòu)控制 ：“結(jié)構(gòu)”是指系統(tǒng)在狀態(tài)控制中狀態(tài)軌跡的總體幾何性質(zhì)；“滑?！笔侵盖袚Q面上所有止點(diǎn)的區(qū)域。模糊控制： 并列型開關(guān)控制，不需要數(shù)學(xué)模型，適于非線性系統(tǒng)的控制； 邏輯型控制，利用規(guī)則可以應(yīng)付各種異常及特殊情況； 語言型控制，使設(shè)計(jì)者可以清楚地理解控制器的內(nèi)涵，了解控制的過程，將人的思維特點(diǎn)賦予控制器?；诳刂频腁BS 用加、減速度及參考滑移率進(jìn)行控制，不同的路況下其防抱死狀態(tài)的特征值存在差別。 路況辨識路面附著系數(shù)： 對抱死狀態(tài)的判別，

6、參考滑移率的計(jì)算 采用調(diào)整量化因子，實(shí)現(xiàn)不同路況下的防抱死控制 不同控制方法的魯棒性 邏輯門限控制由于不能穩(wěn)定維持最佳滑移率，制動距離較長，其它三種方法基本相同。2. 驅(qū)動力控制系統(tǒng)驅(qū)動力控制系統(tǒng) TCS：根據(jù)車輛的形式工況，通過采用適當(dāng)?shù)目刂扑惴ㄊ管囕v驅(qū)動輪在惡劣路面或復(fù)雜形勢系統(tǒng)下也能產(chǎn)生最佳的縱向驅(qū)動力。 TCS： 使驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)率在最佳的范圍內(nèi)，避免車輛在加速時(shí)驅(qū)動輪打滑，保證車輛轉(zhuǎn)向能力。 TCS基本原理基本原理： 根據(jù)不同路面附著系數(shù)與車輪滑轉(zhuǎn)率的關(guān)系，將車輪的滑轉(zhuǎn)率控制在最佳附著系數(shù)附近。 同時(shí)考慮（縱向附著系數(shù)和側(cè)向附著系數(shù)），產(chǎn)生合適的縱向驅(qū)動力和側(cè)向力。最優(yōu)驅(qū)動力力分配 附

7、著系數(shù)越高, 允許的發(fā)動機(jī)驅(qū)動力矩就越 大, 加速能力也就越強(qiáng)。TCS控制方式： 發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)：通過調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩控制傳遞到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩，從而調(diào)節(jié)驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)率。 包括： 點(diǎn)火參數(shù)調(diào)節(jié)，燃油供給調(diào)節(jié)，節(jié)氣門開度調(diào)節(jié)。 路面附著系數(shù)的估算是進(jìn)行發(fā)動機(jī)力矩控制的前提。 驅(qū)動輪制動力矩調(diào)節(jié)驅(qū)動輪制動力矩調(diào)節(jié)：在發(fā)生打滑的驅(qū)動輪上施加制動力矩來降低輪速，使車輪滑移率處于最佳的范圍。 實(shí)質(zhì)為： 控制差速，該方法對兩側(cè)路面附著系數(shù)相差較大而出現(xiàn)打滑且車速不高的情況下效果較好。差速器鎖止控制差速器鎖止控制： 使左右兩側(cè)驅(qū)動輪的輸入轉(zhuǎn)矩可根據(jù)控制指令（鎖止比）和路面情況而變

8、化。 附著系數(shù)低側(cè)，驅(qū)動輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)，電子控制裝置驅(qū)動鎖止閥，一定程度上鎖止差速器，盡可能利用高附著系數(shù)側(cè)的驅(qū)動輪，從而保證動力性。TCS研究的主要內(nèi)容： 路面附著系數(shù)的準(zhǔn)確估算 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的動態(tài)特性及估計(jì)3. 車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng) VSC：Vehicle Stability Control 用來控制車輛的橫擺力矩，限制車輪側(cè)偏角在一定范圍內(nèi)，緊急情況下的主動干預(yù)。Vehicle Stability ControlVehicle Stability ControlVehicle Stability Control 轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 此時(shí)Fy1，減小，F(xiàn)y2增大，相應(yīng)的前輪側(cè)偏角a1減小，后輪側(cè)偏角a2增大，則汽車的不足轉(zhuǎn)向量減小，改變了車輛的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性。 轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)對車輛側(cè)向動力學(xué)的影響 轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)分配系統(tǒng)利用驅(qū)動轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生控制橫擺力矩，可以提