轎車(chē)電子機械制動(dòng)系統的建模及評價(jià)

　　轎車(chē)電子機械制動(dòng)系統的建模及評價(jià)

　　摘 要：隨著(zhù)汽車(chē)電子技術(shù)的不斷發(fā)展，許多新興的電子制動(dòng)系統逐漸的涌現了出來(lái)，在實(shí)現社會(huì )高效、節能、環(huán)保的發(fā)展要求的同時(shí)，也給電子制動(dòng)系統的應用帶來(lái)了影響。

　　本文針對轎車(chē)電子機械制動(dòng)系統的應用情況進(jìn)行探討，分別從其發(fā)展過(guò)程、數據建模以及計算機仿真試驗進(jìn)行了深入探討，以供同行參考。

　　關(guān)鍵詞：電子機械;轎車(chē);制動(dòng)系統;零件;建模

　　近年來(lái)，伴隨著(zhù)線(xiàn)控技術(shù)的不斷成熟，越來(lái)越多的電子技術(shù)被應用在制動(dòng)系統當中，采用電子信息的方式來(lái)取代過(guò)去機械、液壓、啟動(dòng)的系統連接方式被逐漸被人們接受，并得到大力推廣。

　　線(xiàn)控技術(shù)不僅僅是連接方式的變化，而且還包含量了汽車(chē)操縱機構、操作方式的變化，更是汽車(chē)執行結構變動(dòng)的指導基礎，線(xiàn)性技術(shù)的應用為汽車(chē)技術(shù)的研發(fā)提供了新的參考理念。

　　這種技術(shù)的應用具備著(zhù)眾多的優(yōu)勢，也符合了汽車(chē)發(fā)展的安全、節能、環(huán)保等主題要求，是未來(lái)制動(dòng)系統發(fā)展的主要方向之一。

　　一、汽車(chē)制動(dòng)系統發(fā)展概述

　　在當前的社會(huì )發(fā)展中，做好電子技術(shù)對機械系統的研究有助于縮短我國與國外制動(dòng)技術(shù)之間的差距，對于未來(lái)我國汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著(zhù)重要的意義，同時(shí)也是促進(jìn)我國汽車(chē)產(chǎn)業(yè)競爭力、提高汽車(chē)零部件生產(chǎn)的重要手段。

　　汽車(chē)制動(dòng)系統作為汽車(chē)結構中最為關(guān)鍵的環(huán)節，其具體內容如下：

　　1、汽車(chē)制動(dòng)系統分析

　　汽車(chē)制動(dòng)系統是汽車(chē)上用以使外界(主要是路面)在汽車(chē)某些部分(主要是車(chē)輪)施加一定的力，從而對其進(jìn)行一定程度的強制制動(dòng)的一系列專(zhuān)門(mén)裝置。

　　2、汽車(chē)制動(dòng)系統的發(fā)展

　　汽車(chē)制動(dòng)系統是汽車(chē)結構中至關(guān)重要的問(wèn)題，它直接關(guān)系到車(chē)輛行駛安全和車(chē)輛的性能。

　　隨著(zhù)現代汽車(chē)速度的不斷提高，制動(dòng)系統的重要性越來(lái)越突出。

　　就當前的制動(dòng)系統進(jìn)行分析，其是由制動(dòng)器、制動(dòng)驅動(dòng)機構共同組成的，而制動(dòng)驅動(dòng)機構又包含了功能裝置、控制裝置、傳動(dòng)裝置、動(dòng)力調節裝置等。

　　回顧汽車(chē)制動(dòng)系統的發(fā)展歷程，我們可以發(fā)現制動(dòng)系統在發(fā)展的過(guò)程中，工作重點(diǎn)主要是集中在制動(dòng)器、制動(dòng)驅動(dòng)機構的功能和傳動(dòng)裝置研究中，其發(fā)展經(jīng)歷了人力傳動(dòng)、伺服傳動(dòng)、動(dòng)力傳動(dòng)、氣壓式傳動(dòng)等發(fā)展歷程。

　　時(shí)至今日，在汽車(chē)傳動(dòng)系統的應用已經(jīng)實(shí)現了以電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)為的高效、節能傳動(dòng)方式，為當前社會(huì )發(fā)展指明了新方向。

　　3、電子機械傳動(dòng)系統分析

　　近年來(lái)，伴隨著(zhù)線(xiàn)控技術(shù)的日益成熟，汽車(chē)傳動(dòng)系統逐漸實(shí)現了以電子控制為主的發(fā)展新時(shí)期。

　　這一系統的出現可謂是一個(gè)全新的傳動(dòng)機制，可謂是實(shí)現了制動(dòng)驅動(dòng)、制動(dòng)傳動(dòng)以及傳動(dòng)裝置的革新。

　　電子傳動(dòng)系統是一個(gè)高質(zhì)、高效的傳動(dòng)體系，它取消了傳統的液壓傳動(dòng)系統，是利用電機為基礎提供動(dòng)力能源，以電信號傳輸駕駛員的控制意圖，從而實(shí)現執行機構和常規的制動(dòng)器。

　　在汽車(chē)運行的過(guò)程中，駕駛員通過(guò)踩下腳下的電子踏板，從而使得電子踏板傳輸出信號，進(jìn)而控制各個(gè)汽車(chē)元件，使得汽車(chē)元件做出相應的工作。

　　二、電子機械傳動(dòng)系統的建模和研究

　　近年來(lái)，隨著(zhù)我國人民生活水平的提高，我國的汽車(chē)工業(yè)發(fā)展十分迅速，一躍成為世界第二汽車(chē)銷(xiāo)售大國。

　　但是我國的汽車(chē)業(yè)水平而言，其與發(fā)達國家相比較存在著(zhù)顯著(zhù)的差距，無(wú)論是整車(chē)還是汽車(chē)零件的關(guān)鍵技術(shù)，都無(wú)法與發(fā)達國家相比。

　　尤其是在制動(dòng)系統上，其差距更為突出，為此做好電子機械傳動(dòng)技術(shù)的研究十分關(guān)鍵，這也符合我國低碳、節能、環(huán)保、高效的社會(huì )發(fā)展要求。

　　1、1/4車(chē)輛制動(dòng)模型的建立

　　汽車(chē)本身就是一個(gè)復雜的機電系統，且是一個(gè)工作環(huán)境復雜、變化多端的系統，因此要想建立一個(gè)準確的模型是非常困難的。

　　為此，在工作中為了簡(jiǎn)化建模工作，降低建模難度通常都是采用1/4車(chē)輛制動(dòng)模型的方式來(lái)進(jìn)行工作的。

　　在建模工作中，通常需要從以下方面進(jìn)行分析：首先，汽車(chē)的質(zhì)量要能夠均勻的分布在每一個(gè)輪胎之上;其次，汽車(chē)可以認為是處于一個(gè)平坦地面上行駛的;再次;忽略汽車(chē)的橫擺運動(dòng)以及側傾運動(dòng);第四忽視了輪胎的作用。

　　2、輪胎模型

　　汽車(chē)的運動(dòng)依賴(lài)于輪胎所受的力，例如，縱向制動(dòng)和驅動(dòng)力、側偏力和側傾力、回正力矩及翻轉力矩等，所有這些都是滑移率、側偏角、垂直載荷、道路摩擦系數和汽車(chē)運動(dòng)速度的函數。

　　如何精確而有效地表達這種函數關(guān)系，一直是輪胎模型所探討的問(wèn)題。

　　輪胎模型一般分為兩種，一種是物理模型(理論模型)，即通過(guò)對輪胎結構和形變機制的數學(xué)描述，建立剪切力和回正力矩與相應參數的函數關(guān)系。

　　與理論模型相對照的是經(jīng)驗公式和半經(jīng)驗公式，它是通過(guò)對大量的輪胎力特性的實(shí)驗數據進(jìn)行回歸分析，將輪胎力特性通過(guò)含有擬合參數的公式有效地表達出來(lái)。

　　3、執行機構模型

　　3.1 無(wú)刷直流力矩電機模型

　　無(wú)刷直流力矩電機的電樞電壓恒定，電機控制器根據輸入的控制信號，向電機供給相應的電流，即I=Kk·V;其中式中：I 為電機的線(xiàn)圈端電流，A ;ν 為輸入的控制信號，V;Kk為控制信號與線(xiàn)圈端電流之間的轉換關(guān)系，A/ V。

　　3.2 滾珠絲杠與制動(dòng)摩擦塊模型

　　電機通過(guò)行星齒輪減速器驅動(dòng)滾珠絲杠副，將電機的旋轉運動(dòng)轉化為絲杠的直線(xiàn)運動(dòng)，壓緊摩擦塊對制動(dòng)盤(pán)施加壓力。

　　3.3 執行機構整體建模

　　機械執行機構由無(wú)刷直流力矩電機及其控制器、行星齒輪減速器、滾珠絲杠和制動(dòng)蹄塊等組成，在前面各節中對各部分進(jìn)行了分析和數學(xué)建模，并由此推導出了各部分的傳遞函數。

　　3.4 建模分析

　　總的來(lái)說(shuō)，系統制動(dòng)力變化的過(guò)程中，由于機構內部的靜摩擦，力的改變呈階梯性變化，制動(dòng)力的精確控制帶來(lái)了很大的難度。

　　更重要的是，由于機構輸入增大和減小時(shí)輸出都存在有較大的滯后，特別是輸入減小時(shí)輸出的大滯后性和突變性，給機構的精確控制帶來(lái)了很大的難題，另一方面也說(shuō)明機構的逆效率很差，在一次加減力的過(guò)程中能量損失很大。

　　電子機械制動(dòng)系統開(kāi)環(huán)控制的制動(dòng)力輸出存在有、階梯和突降等現象，要想實(shí)現較好的輸入輸出線(xiàn)性跟隨，則必須得應用反饋控制算法。

　　三、硬件仿真

　　電子機械制動(dòng)具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，但是制動(dòng)力控制的效果能否滿(mǎn)足制動(dòng)系統的要求，電子機械制動(dòng)系統能否實(shí)際產(chǎn)品化，都還需要進(jìn)一步的檢驗。

　　在發(fā)展中，利用所建的1/4 車(chē)輛仿真模型，利用dSPACE硬件在環(huán)仿真系統，對電子機械制動(dòng)系統進(jìn)行硬件在環(huán)仿真實(shí)驗，檢驗其能否滿(mǎn)足國標對汽車(chē)制動(dòng)系統的要求，檢驗其能否實(shí)現防抱死制動(dòng)控制策略。

　　四、結束語(yǔ)

　　電子機械制動(dòng)具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，但是制動(dòng)力控制的效果能否滿(mǎn)足制動(dòng)系統的要求，電子機械制動(dòng)系統能否實(shí)際產(chǎn)品化，都還需要進(jìn)一步的檢驗。

　　本章利用所建的1/4 車(chē)輛仿真模型，利用現代化硬件在環(huán)仿真系統，對電子機械制動(dòng)系統進(jìn)行硬件在環(huán)仿真實(shí)驗，檢驗其能否滿(mǎn)足國標對汽車(chē)制動(dòng)系統的要求，檢驗其能否實(shí)現防抱死制動(dòng)控制策略。

　　參考文獻

　　[1] 何仁，金文偉. 汽車(chē)電子機械制動(dòng)器的效能分析[J]. 江蘇大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2007(03)

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