乘用車制動系統(tǒng)設計【桑塔納2000】

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畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計（論文）題目: 乘用車制動系統(tǒng)設計 院 系 名 稱: 汽車工程學院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程07-6班 學 生 姓 名: 宛亮 導 師 姓 名: 安永東 開 題 時 間: 2011年2月28日 指導委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 宛亮 系部 汽車工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程系07-6班 指導教師姓名 安永東 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 乘用車制動系統(tǒng)設計 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1、研究現(xiàn)狀 現(xiàn)代汽車事業(yè)的發(fā)展日益壯大，使得人們對于汽車的要求越來越大，相對應的人們對于汽車的各個部分的要求也越來越大。從汽車誕生時起，車輛制動系統(tǒng)在車輛的安全方面就扮演著至關重要的角色。近年來，隨著車輛技術的進步和汽車行駛速度的提高，這種重要性表現(xiàn)得越來越明顯。眾多的汽車工程師在改進汽車制動性能的研究中傾注了大量的心血。目前關于汽車制動的研究主要集中在制動控制方面，包括制動控制的理論和方法，以及采用新的技術。汽車制動系統(tǒng)種類很多，形式多樣。傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)結構型式主要有機械式、氣動式、液壓式、氣—液混合式。它們的工作原理基本都一樣，都是利用制動裝置，用工作時產(chǎn)生的摩擦熱來逐漸消耗車輛所具有的動能，以達到車輛制動減速，或直至停車的目的。伴隨著節(jié)能和清潔能源汽車的研究開發(fā)，汽車動力系統(tǒng)發(fā)生了很大的改變，出現(xiàn)了很多新的結構型式和功能形式。新型動力系統(tǒng)的出現(xiàn)也要求制動系統(tǒng)結構型式和功能形式發(fā)生相應的改變。例如電動汽車沒有內(nèi)燃機，無法為真空助力器提供真空源，一種解決方案是利用電動真空泵為真空助力器提供真空。 最原始的制動控制只是駕駛員操縱一組簡單的機械裝置向制動器施加作用力，這時的車輛的質量比較小，速度比較低，機械制動雖已滿足車輛制動的需要，但隨著汽車自質量的增加，助力裝置對機械制動器來說已顯得十分必要。這時，開始出現(xiàn)真空助力裝置。1932年生產(chǎn)的質量為2860kg的凱迪拉克V16車四輪采用直徑419.1mm的鼓式制動器，并有制動踏板控制的真空助力裝置。林肯公司也于1932年推出V12轎車，該車采用通過四根軟索控制真空加力器的鼓式制動器。 隨著科學技術的發(fā)展及汽車工業(yè)的發(fā)展，尤其是軍用車輛及軍用技術的發(fā)展，車輛制動有了新的突破，液壓制動是繼機械制動后的又一重大革新。Duesenberg Eight車率先使用了轎車液壓制動器。克萊斯勒的四輪液壓制動器于1924年問世。通用和福特分別于1934年和1939年采用了液壓制動技術。到20世紀50年代，液壓助力制動器才成為現(xiàn)實。 20世紀80年代后期，隨著電子技術的發(fā)展，世界汽車技術領域最顯著的成就就是防抱制動系統(tǒng)(ABS)的實用和推廣。ABS集微電子技術、精密加工技術、液壓控制技術為一體，是機電一體化的高技術產(chǎn)品。它的安裝大大提高了汽車的主動安全性和操縱性。防抱裝置一般包括三部分：傳感器、控制器(電子計算機)與壓力調(diào)節(jié)器。傳感器接受運動參數(shù)，如車輪角速度、角加速度、車速等傳送給控制裝置，控制裝置進行計算并與規(guī)定的數(shù)值進行比較后，給壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出指令。 1936年，博世公司申請一項電液控制的ABS裝置專利促進了防抱制動系統(tǒng)在汽車上的應用。1969年的福特使用了真空助力的ABS制動器；1971年，克萊斯勒車采用了四輪電子控制的ABS裝置。這些早期的ABS裝置性能有限，可靠性不夠理想，且成本高。1979年，默．本茨推出了一種性能可靠、帶有獨立液壓助力器的全數(shù)字電子系統(tǒng)控制的ABS制動裝置。1985年美國開發(fā)出帶有數(shù)字顯示微處理器、復合主缸、液壓制動助力器、電磁閥及執(zhí)行器“一體化”的ABS防抱裝置。隨著大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路技術的出現(xiàn)，以及電子信息處理技術的高速發(fā)展，ABS以成為性能可靠、成本日趨下降的具有廣泛應用前景的成熟產(chǎn)品。1992年ABS的世界年產(chǎn)量已超過1000萬輛份，世界汽車ABS的裝用率已超過20%。一些國家和地區(qū)(如歐洲、日本、美國等)已制定法規(guī)，使ABS成為汽車的標準設備。 當考慮基本的制動功能量，液壓操縱仍然是最可靠、最經(jīng)濟的方法。即使增加了防抱制動(ABS)功能后，傳統(tǒng)的“油液制動系統(tǒng)”仍然占有優(yōu)勢地位。但是就復雜性和經(jīng)濟性而言，增加的牽引力控制、車輛穩(wěn)定性控制和一些正在考慮用于“智能汽車”的新技術使基本的制動器顯得微不足道。傳統(tǒng)的制動控制系統(tǒng)只做一樣事情，即均勻分配油液壓力。當制動踏板踏下時，主缸就將等量的油液送到通往每個制動器的管路，并通過一個比例閥使前后平衡。而ABS或其他一種制動干預系統(tǒng)則按照每個制動器的需要時對油液壓力進行調(diào)節(jié)。 車輛制動控制系統(tǒng)的發(fā)展主要是控制技術的發(fā)展。一方面是擴大控制范圍、增加控制功能；另一方面是采用優(yōu)化控制理論，實施伺服控制和高精度控制。在第一方面，ABS功能的擴充除ASR外，同時把懸架和轉向控制擴展進來，使ABS不僅僅是防抱死系統(tǒng)，而成為更綜合的車輛控制系統(tǒng)。制動器開發(fā)廠商還提出了未來將ABS/TCS和VDC與智能化運輸系統(tǒng)一體化運用的構想。隨著電子控制傳動、懸架系統(tǒng)及轉向裝置的發(fā)展，將產(chǎn)生電子控制系統(tǒng)之間的聯(lián)系網(wǎng)絡，從而產(chǎn)生一些新的功能，如：采用電子控制的離合器可大大提高汽車靜止啟動的效率；在制動過程中，通過輸入一個驅動命令給電子懸架系統(tǒng)，能防止車輛的俯仰。 在第二個方面，一些智能控制技術如神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術是現(xiàn)在比較新的控制技術，已經(jīng)有人將其應用在汽車的制動控制系統(tǒng)中。ABS/ASR并不能解決汽車制動中的所有問題。因此由ABS/ASR進一步發(fā)展演變成電子控制制動系統(tǒng)(EBS)，這將是控制系統(tǒng)發(fā)展的一個重要的方向。但是EBS要想在實際中應用開來，并不是一個簡單的問題。除技術外，系統(tǒng)的成本和相關的法規(guī)是其投入應用的關鍵。 經(jīng)過了一百多年的發(fā)展，汽車制動系統(tǒng)的形式已經(jīng)基本固定下來。隨著電子，特別是大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，汽車制動系統(tǒng)的形式也將發(fā)生變化。如凱西-海斯(K-H)公司在一輛實驗車上安裝了一種電-液(EH)制動系統(tǒng)，該系統(tǒng)徹底改變了制動器的操作機理。通過采用4個比例閥和電力電子控制裝置，K-H公司的EBM就能考慮到基本制動、ABS、牽引力控制、巡航控制制動干預等情況，而不需另外增加任何一種附加裝置。EBM系統(tǒng)潛在的優(yōu)點是比標準制動器能更加有效地分配基本制動力，從而使制動距離縮短5%。一種完全無油液、完全的電路制動BBW(Brake-By-Wire)的開發(fā)使傳統(tǒng)的液壓制動裝置成為歷史。 2、目的、依據(jù)和意義 當今社會已經(jīng)普遍應用的液壓制動現(xiàn)在已經(jīng)是非常成熟的技術，隨著人們對制動性能要求的提高，防抱死制動系統(tǒng)、驅動防滑控制系統(tǒng)、電子穩(wěn)定性控制程序、主動避撞技術等功能逐漸融人到制動系統(tǒng)當中，需要在制動系統(tǒng)上添加很多附加裝置來實現(xiàn)這些功能，這就使得制動系統(tǒng)結構復雜化，增加了液壓回路泄漏的可能以及裝配、維修的難度，制動系統(tǒng)要求結構更加簡潔，功能更加全面和可靠，制動系統(tǒng)的管理也成為必須要面對的問題，電子技術的應用是大勢所趨。 從制動系統(tǒng)的供能裝置、控制裝置、傳動裝置、制動器4個組成部分的發(fā)展歷程來看，都不同程度地實現(xiàn)了電子化。人作為控制能源，啟動制動系統(tǒng)，發(fā)出制動企圖；制動能源來自儲存在蓄電池或其它供能裝置；采用全新的電子制動器和集中控制的電子控制單元(ECU)進行制動系統(tǒng)的整體控制，每個制動器有各自的控制單元。機械連接逐漸減少，制動踏板和制動器之間動力傳遞分離開來，取而代之的是電線連接，電線傳遞能量，數(shù)據(jù)線傳遞信號，所以這種制動又叫做線控制動。這是自從ABS在汽車上得到廣泛應用以來制動系統(tǒng)又一次飛躍式發(fā)展。 電液復合制動系統(tǒng)是從傳統(tǒng)制動向電子制動的一種有效的過渡方案，采用液壓制動和電制動兩種制動系統(tǒng)。這種制動系統(tǒng)既應用了傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)以保證足夠的制動效能和安全性，又利用再生制動電機回收制動能量和提供制動力矩，提高汽車的燃料經(jīng)濟性，同時降低排放，減少污染。但是由于兩套制動系統(tǒng)同時存在，結構復雜、成本偏高。結構的復雜性也增加了系統(tǒng)失效和出現(xiàn)故障的可能性，維護和保養(yǎng)難度增加。 在車輛模塊化、集成化、電子化、車供能源的高壓化的趨勢驅動下，車輛制動系統(tǒng)也朝著電子化方向發(fā)展，很多汽車和零部件廠商都進行了電制動系統(tǒng)的研究和推廣，博世、西門子、特維斯等公司已經(jīng)研制出一些試驗成果，電制動系統(tǒng)必將取代傳統(tǒng)制動系統(tǒng)，汽車底盤進一步一體化、集成化，制動系統(tǒng)性能也會發(fā)生質的飛躍。 二、設計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1．研究的基本內(nèi)容 1) 制動系統(tǒng)方案的選擇 2) 制動系統(tǒng)設計計算 3) 制動系統(tǒng)驅動機構的設計計算 4) 制動性能的分析 2、擬解決的主要問題 1) 如何獲得更好的制動效能 2) 如何提高汽車操縱的穩(wěn)定性 3) 如何具有良好的制動效能穩(wěn)定性 三、技術路線（研究方法） 了解制動系統(tǒng) 對制動系統(tǒng)方案進行論證和選擇 數(shù)據(jù)采集、分析、處理 制動系統(tǒng)的設計計算 制動驅動機構的設計計算 制動性能的分析 四、設計（論文）進度安排 1、進行文獻檢索查，查看相關資料，對課題的基本內(nèi)容有一定的認識和了解。完成開題報告。第1-2周（2月28日～3月11日） 2、初步確定設計的總體方案，討論確定方案；對汽車制動系統(tǒng)的各組成部分進行初步設計。第3-6周（3月14日～4月8日） 3、提交設計草稿，進行討論，修定。第7周（4月11日～4月15日） 4、詳細設計制動系統(tǒng)，繪制制動器裝配圖及零件圖。第8-12周（4月18日～5月20日） 5、提交正式設計，教師審核。第13-14周（5月23日～6月3日） 6、按照審核意見進行修改。第15周（6月6日～6月10日） 7、整理所有材料，裝訂成冊，準備答辯。第16周（6月13日～6月17日） 五、參考文獻 [1]楊明忠.摩擦學設計基礎.北京：機械工業(yè)出版社.1990 [2]王軍祥，葛世榮.制動摩擦系統(tǒng)的研究與設計。礦山機械1999(8)：64．65 [3]陳家瑞等.汽車構造.北京：人民交通出版社，第三版1996年重印 [4]寧曉斌，張文明等.用虛擬樣機技術分析鼓式制動器的振動。有色金屬2003(5)：105—107 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六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日 英文技術資料中文翻譯： 汽車防抱死制動系統(tǒng)（ABS） 摘要：本文簡要介紹了汽車防抱死制動系統(tǒng)（Anti-lock Braking System，簡稱ABS）的控制原理，對目前汽車防抱死制動系統(tǒng)所采用的控制技術進行了綜述，并對其發(fā)展趨勢進行了預測。 關鍵詞：汽車；防抱死制動系統(tǒng)；控制技術 1.概述 隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展和高速公路的不斷修建，汽車的行駛安全性越來越為人們重視。為了全面滿足制動過程中汽車對制動的要求，使制動器制動力分配更趨合理。汽車防抱死制動系統(tǒng)（簡稱ABS）已越來越多地應用在汽車上。 “ABS”中文譯為“防鎖死剎車系統(tǒng)”.它是一種具有防滑、防鎖死等優(yōu)點的汽車安全控制系統(tǒng)。ABS是常規(guī)剎車裝置基礎上的改進型技術，可分機械式和電子式兩種。 現(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)下仍能轉向，保證汽車的制動方向穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生側滑和跑偏，是目前汽車上最先進、制動效果最佳的制動裝置。 普通制動系統(tǒng)在濕滑路面上制動，或在緊急制動的時候，車輪容易因制動力超過輪胎與地面的摩擦力而安全抱死。 汽車防抱死制動系統(tǒng)是指汽車在制動過程中能實時判定車輪的滑動率，自動調(diào)節(jié)作用在車輪上的制動力矩，防止車輪抱死。從而獲得最佳制動效能的電子裝置。它能把車輪的滑動率控制在一定的范圍之內(nèi)，充分地利用輪胎與路面之間的附著力，有效地縮短制動距離，顯著地提高車輛制動時的可操縱性和穩(wěn)定性，從而避免了車輪抱死時易出現(xiàn)的各種交通事故。 隨著制動強度的增加，車輪滾動成分越來越少，而滑動成分越來越多，一般用滑動率S 來說明制動過程中滑動成分的多少?；瑒勇试酱?，滑動成分越少。 S=1- 其中： u——車輪中心的速度； r——沒有地面制動力時的車輪滾動半徑； w——車輪的角速度。 縱向和側向附著系數(shù)可表達為車輪滑動率的函數(shù)（如圖1）。最大縱向附著系數(shù)所對應的滑動率稱為臨界穩(wěn)定點SK。根據(jù)控制理論把滑動率小于SK 的區(qū)域稱為穩(wěn)定制動區(qū)，SK 以后的為非穩(wěn)定制動區(qū)。ABS 正是利用道路與輪胎之間的關系，強制性地把車輪滑動率控制在臨界穩(wěn)定點SK 附近，使路面附著性能得到最充分的發(fā)揮，從而達到最佳的制動效果。 圖1 附著系數(shù)-滑動率曲線 目前所采用的ABS 主要由輪速傳感器，電子控制單元，壓力控制閥和線束、管路等附件組成。ABS 的開發(fā)主要是研究設計優(yōu)化運算和控制程序軟件，實現(xiàn)實時精確制動調(diào)節(jié)的技術，同時提高硬件的水平。 2.目前ABS 所采用的控制技術 ABS 的控制效果很大程度上取決于系統(tǒng)所采用的控制技術[4]。目前所采用的主要是邏輯門限值控制技術。為進一步提高ABS 的性能，還提出了一些基于滑動率的控制技術，如PID 控制，滑動模態(tài)變結構控制，模糊控制等。每種控制均以不同的控制規(guī)律逼近期望的點。 2.1 PID 控制 定義期望滑動率S0 與實際滑動率S 之差為控制誤差e=S-S0，則PID 的控制規(guī)律可表示為： 因此，ABS 控制器的設計最后就歸結為，根據(jù)ABS 動態(tài)系統(tǒng)，確定出一組最佳的參數(shù)Kp、Ki 和Kd，使車輪的滑動率以最快的方式逼近設定目標S0。 2.2 滑動模態(tài)變結構控制 由汽車防抱死制動的基本原理可知，其制動過程的本質問題是把車輪的滑動率控制在附著系數(shù)的峰值點Sk，則滑動模態(tài)變結構根據(jù)系統(tǒng)當時的狀態(tài)、偏差及其導數(shù)值，在不同的控制區(qū)域，以理想開關的方式切換控制量的大小和符號，以保證系統(tǒng)在滑動區(qū)域很小的范圍內(nèi)，狀態(tài)軌跡（S，×S）沿滑動換節(jié)曲線滑向控制目標（Sk，0）。 通常取制動力矩為控制變量U，切換條件為： 其中 Mb- 、Mb+分別代表由調(diào)節(jié)系統(tǒng)所決定的制動力矩減少、增加兩種不同的狀態(tài)。 為切換函數(shù)，e=S－Sk 為實際滑動率相對目標點的偏差。 2.3 模糊控制 對于以滑動率為控制對象的防抱死制動系統(tǒng)，其輸入量取期望滑動率與車輪實際滑動率的偏差E 以及偏差的變化率EC，輸出量為制動管路油壓。采用帶修正因子的模糊控制器，把用模糊推理算法形成的控制表概括為一個解析式： U =α × E + (1-α)EC 其中α為修正因子，α值的大小直接反映了對偏差及偏差變化率的加權程度。通過調(diào)整修正因子α，就可以改變控制規(guī)則。當α較大時，表明對偏差的加權大，階躍響應快，控制能量主要用于減少偏差，但易出現(xiàn)超調(diào)；當α較小時，控制目的是減少超調(diào)，但響應過程較慢。通常采用帶兩個α值的修正因子表達式就可滿足性能要求，即： 其中，修正因子α1 、α2∈(0，1)且α1<α2 ，控制系統(tǒng)在判斷E 值的大小之后，選擇控制規(guī)則表達式。 2.4 邏輯門限值控制 此方法預先對若干個控制參數(shù)設定一些控制極限（門限）值，制動時，根據(jù)計算的實時參數(shù)值與對應門限值的大小關系，來判定車輪的運動狀態(tài)，從而控制調(diào)節(jié)制動壓力，以獲取足夠大的制動強度和良好的方向穩(wěn)定性。常作為ABS 控制參數(shù)的有：車輪滑移率S，車輪轉動的角加（減）速度ω及其變化率.ω等三種描述車輪運動情況或動力學狀態(tài)的參數(shù)。由于僅用一個控制參數(shù)難于保證ABS 在各種行駛條件下都具有良好的性能，因此，目前邏輯門限值控制方法通常將車輪轉動的角加（減）速度作為主要控制參數(shù)，而將車輪的滑動率S 作為輔助控制參數(shù)。其中滑動率是從各輪速信號按一定邏輯確定汽車的參考速度后，計算出的參考滑動率，與實際滑動率存在著差異。 2．5雙參數(shù)控制 雙參數(shù)控制的 ABS ，由車速傳感器 ( 測速雷達 ) 、輪速傳感器、控制裝置 ( 電腦 ) 和執(zhí)行機構組成。 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，由電腦計算出實際滑移率，并與理想滑移率 15 ％一 20 ％作比較，再通過電磁閥增減制動器的制動力。 這種曳速傳感器常用多普勒測速雷達。當汽車行駛時，多普勒雷達天線以一定頻率不斷向地面發(fā)射電磁波，同時又接收反射回來的電磁波，測量汽車雷達發(fā)射與接收的差值，便可以準確計算出汽車車速。而輪速傳感器裝在變速器外殼，由變速器輸出軸驅動，它是一個脈沖電機，所產(chǎn)生的頻率與輪速成正比。 執(zhí)行機構由電磁閥及繼電器等組成。電磁閥調(diào)整制動力，以便保持理想的滑移率。 這種 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，因此結構較復雜，成本也較高。 2．6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，實現(xiàn)防抱死制動，其結構主要由輪速傳感器、控制器 ( 電腦 ) 及電磁閥組成。 為了準確無誤地測量輪速，傳感頭與車輪齒圈間應留有 1mm 間隙。為避免水、泥、灰塵對傳感器的影響，安裝前應將傳感器加注黃油。電磁閥用于車輪制動器的壓力調(diào)節(jié)。對于四通道制動系統(tǒng)，一個車輪圈有一個電磁閥；三通道制動系統(tǒng)，每個前輪擁有一個，兩個后輪共用一個。電磁閥有三個液壓孔，分別與制動主缸與車輪制動分缸相連，并能實現(xiàn)壓力升高、壓力保持、壓力降低的調(diào)壓功能。工作原理如下: 1) 升壓 在電磁閥不工作時，制動主缸接口和各制動分缸接口直通。由于主彈簧強度大，使進油閥開啟，制動器壓力增加。 2) 壓力保持 當車輪的制動分缸中的壓力增長到一定值時，進油閥切斷關閉。支架就保持在中間狀態(tài)，三個孔間相互密封，保持制動壓力。 3) 降壓 當電磁閥工作時，支架克服兩個彈簧的彈力，打開卸荷肉使制動分缸壓力降低。壓力一旦降低，電磁閥就轉換到壓力保持狀態(tài)，或升壓的準備狀態(tài)。 控制裝置 ECU 的主要任務是把各車輪的傳感器傳回來的信號進行計算、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。電子控制裝置，由四大部分組成，輸入級 A 、控制器 B 、輸出級 C ，穩(wěn)壓與保護裝置 D 。 電子控制器以 4 一 101tz 的頻率驅動電磁閥，這是駕駛員無法做到的。 這種單參數(shù)控制方式的 ABS ，由于結構簡單、成本低，故目前使用較廣。 在美國克萊斯勒型高級轎車中大多配備了這種單參數(shù)控制方式的 ABS 。它在轎車的四個輪上都裝有輪速傳感器。 在車輪軸上安裝有 45 齒或 100 齒的齒圈，輪速傳感器的傳感頭裝在齒圈的頂上。當車輪轉動時，使傳感器不斷產(chǎn)生電壓信號，并輸入電腦，與 RoM 中理想速度比較，算出車輪的增速或減速，向電磁閥發(fā)出升壓或卸壓的指令，以控制制動分缸制動力。 3. ABS 使用中注意的問題 1) 更換制動器或更換液壓制動系部件后，應排凈制動管路中的空氣，以免影響制動系統(tǒng)的正常工作。 2) 裝有 ABS 的汽車，每年應更換一次制動液。否則，制動液吸濕性很強，含水后不僅會降低沸點，產(chǎn)生腐蝕，而且還會造成制動效能衰退。 3) 檢查 ABS 防抱死制動系統(tǒng)前應先拔去電源。 4. 發(fā)展趨勢 采用邏輯門限值控制算法，可避免一系列繁雜的理論分析和對一些不確定因素的定量計量。簡化了控制器的設計，而且因僅需測定車輪的角速度，便于實現(xiàn)，所以裝車成本低。該算法現(xiàn)已趨近成熟，為當前汽車ABS 系統(tǒng)所普遍采用，但它并非最佳的控制算法。由于不同路況下各種門限值及保壓時間都是經(jīng)過反復試驗得出的經(jīng)驗數(shù)值，沒有十分明確的理論依據(jù)，故ABS 開發(fā)的周期長，且控制品質難以保證。 基于滑動率的控制算法容易實現(xiàn)連續(xù)控制，且有十分明確的理論加以指導，但目前制約其發(fā)展的瓶頸主要是實現(xiàn)的成本問題，根據(jù)我們的研究認為，今后ABS 控制算法的發(fā)展方向將在以下幾方面。 (1) 針對當前廣泛采用的邏輯門限值控制算法所存在的缺點，研究能跟蹤路面特性變化，使ABS 各項性能指標始終處于最佳狀態(tài)的控制算法。其中預測控制技術值得重視。由于在制動過程中，輪胎與路面間的摩擦特性導致防抱死制動系統(tǒng)具有非常明顯的非線性、時變性和不確定性。因而難于建立其精確的數(shù)學模型，而預測控制具有預測模型、滾動優(yōu)化和反饋校正的基本特性，可根據(jù)某一優(yōu)化指標設計控制系統(tǒng)，確定一個控制量的時間序列，使未來一段時間內(nèi)被調(diào)量與經(jīng)過柔化后的期望軌跡之間的誤差為最小。由于該算法采用的是不斷在線滾動優(yōu)化，且在優(yōu)化過程中不斷通過實測系統(tǒng)輸出與預測模型輸出的誤差來進行反饋校正，所以能在一定程度上克服由于預測模型誤差和某些不確定性干擾等的影響，使系統(tǒng)的魯棒性得到增強。 (2) 隨著體積更小，價格更便宜，可靠性更高的車速傳感器的出現(xiàn)，ABS 系統(tǒng)中增加車速傳感器成為可能，確定車輪滑動率將變得準確而快速。其中非接觸式的車速傳感器（如光電式、多譜勒儀等）今后最有可能應用于汽車ABS 系統(tǒng)中。此時基于滑動率的控制算法就可被重視。其中模糊控制將以其不依賴對象的數(shù)學模型，便于利用人的經(jīng)驗知識，魯棒性好，簡單實用等特點而會被廣泛采用。 (3) 由單一的ABS 控制目標轉向多目標的綜合控制[10]，其中已出現(xiàn)的牽引力控制系統(tǒng)（TCS）不僅能夠在制動過程中防止車輪發(fā)生抱死，而且能夠在驅動過程中（特別是在起步、加速、轉彎等過程中）防止驅動輪發(fā)生滑轉，使汽車在驅動過程中的方向穩(wěn)定性、轉向操縱能力和加速性能等也都得到提高。未來汽車電子控制系統(tǒng)將朝著從多電子控制單元（ECU）的分散的獨立控制向單一ECU 的整車控制，以網(wǎng)絡的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和綜合控制的方向發(fā)展；或者向動態(tài)遞階控制方向發(fā)展，即各分散控制系統(tǒng)的ECU 不僅是各自獨立地構造自己的動態(tài)補償器，而且要再統(tǒng)一地建立一個高層的動態(tài)協(xié)調(diào)器來幫助確定各ECU 的控制策略，以增強各ECU 的控制能力，解決分散控制系統(tǒng)存在不穩(wěn)定模時不能用動態(tài)分散控制鎮(zhèn)定的問題[11]，使整車綜合性能得到保證。 5. 總結 汽車防抱死制動系統(tǒng)（ABS）能提高汽車在低附著系數(shù)或變附著系數(shù)路面條件下的制動性能。目前ABS 的控制技術主要采用邏輯門限值控制方法，但隨著車速傳感器技術的發(fā)展，基于車輪滑動率的各種控制算法將被廣泛的重視和采用。另外。未來汽車電子控制技術與裝置將以網(wǎng)絡的方式實現(xiàn)資源共享和綜合控制，并朝著多目標綜合控制，以提高系統(tǒng)性能成本比的方向發(fā)展。 附錄1外文翻譯 Automobile anti-lock braking system (ABS) Abstract: This article introduced briefly the automobile anti-lock braking system (Anti-lock Braking System, is called ABS) the control principle, the control technology which used in the present automobile anti-lock braking system has carried on the summary, and has carried on the forecast to its trend of development. Key word: Automobile anti-lock braking system control technology 1. outline Along with automobile industry's rapid development and highway's unceasing construction, automobile's travel security more and more takes seriously for the people. To satisfy in comprehensively the brake process the automobile to the brake request, causes the brake braking force assignment to hasten reasonably. The automobile anti-lock braking system (i.e. ABS) more and more has applied on the automobile. “ABS” Chinese translates is “against deadlocks the brake system”. It is one kind has the skid prevention, against to deadlock and so on merit auto safety control systems. ABS is in the convention brake system foundation advanced version technology, separable mechanical and electronic formula two kinds. On the modern automobile installs the anti-lock braking system massively, ABS both has the ordinary braking system's brake function, and could prevent the wheel to deadlock, enables the automobile still to change under the stopping, guaranteed that automobile's brake yawing stability, prevented to have the side-slipping and to run, was on the present automobile is most advanced, the brake effect best arresting gear. The ordinary braking system applies the brake in the slippery road surface, or in emergency brake, because the wheel is easy the braking force to surpass the tire and the ground friction force hugs safely dies. The automobile anti-lock braking system is refers to the automobile in the brake process to be able the real-time determination wheel's glide rate, the automatic control function on wheel's braking moment, prevents the wheel to hug dies. Thus obtains the best brake potency the electronic installation. It can wheel's glide rate control in certain scope, use fully between the tire and the road surface adhesion, reduces the stopping distance effectively, obviously enhances when the car braking controllability and stability, when each kind of traffic accident which has avoided the wheel hugs dies easy to appear. along with brake intensity's increase, the wheel rolling ingredient are getting fewer and fewer, but skids the ingredient to be getting more and more, generally explains in the brake process with glide rate S to skid ingredient how many. The glide rate is bigger, the glide ingredient are less. S=1- And: u-- wheel center speed; r-- does not have time the ground braking force wheel rolling radius; w-- wheel's angular speed. Longitudinal and the lateral adhesion coefficient may express for the wheel slip rate function (e.g. Figure 1). The most greatly longitudinal coefficient of adhesion corresponds the glide rate is called critical point of fixity SK. Grips fast the pace according to the control theory is smaller than the SK region is called the stable brake area, what SK later has custom-made unstable moves the area. ABS is precisely uses between the path and tire's relations, compulsory wheel slip rate control nearby critical point of fixity SK, enables the road surface adhesion property to obtain the fullest display, thus achieves the best brake effect. Figure 1 coefficient of adhesion - glide rate curve At present uses ABS mainly by a round fast sensor, the electronic control unit, appendices and so on pressure control valve and group of lines, pipeline is composed. The ABS development is mainly studies the design optimization operation and the control procedure software, realizes the real-time precise brake adjustment technology, simultaneously raises hardware's level. 2. Control technology used by ABS now The ABS control effect is decided control technology [4] which to a great extent uses in the system. At present uses is mainly the logical threshold value control technology. To further enhance ABS the performance, but also proposed some based on the glide rate control technology, like the PID control, the glide modality change the structure controls, fuzzy control and so on. Each kind of control approaches the expectation by the different control rule the spot. 2.1 PID controls The definition expects glide rate S0 and difference of the actual glide rate S for ning error e=S-S0, then the PID control rule may be represented as: Therefore, the ABS controller's design sums up finally as, according to the ABS dynamic system, determined group of best parameter Kp, Ki and Kd, enable wheel's glide rate to approach hypothesis goal S0 by the quickest way. 2.2 The glide modality changes the structure control Against holds the dead brake by the automobile the basic principle to be possible to know, its brake process's essential question is wheel's glide rate control in coefficient of adhesion peak point Sk, then the glide modality changed structure basis system condition, the deviation and the derivative value then, in the different controlled area, by perfect switch's way hand-off control quantity's size and the mark, the guarantee system in the glide region very small scope, the state point locus (S,×S) along moved the festival curve to slide slippery to the control objective (Sk,0). usually takes the braking moment for controlled variable U, the cut condition is: And Mb-, Mb+ represent the braking moment which decided by the governing system to reduce, to increase two different conditions separately. For the cut function, e=S-Sk is the actual glide rate relative target point deviation. 2.3 Fuzzy control Regarding take the glide rate as controlled member's anti-lock braking system, its input value takes the expectation glide rate and wheel actual glide rate deviation E as well as deviation's rate of change EC, the output for the brake line flowing tubing head pressure. Uses the belt modification factor the fuzzy controller, uses the control list summary which the fuzzy reasoning algorithm forms is an analysis formula: U =α × E + (1-α)EC And Alpha is the modification factor, Alpha the value size has reflected directly to the deviation and the deviation rate of change weighting degree. Through the adjustment modification factor Alpha, may change the control rule. When Alpha is big, indicated that is big to deviation's weighting, the step response is quick, the control energy mainly uses in reducing the deviation, but easy to present the over modulation; When Alpha is small, the control goal reduces the over modulation, but the response process is slow. Usually uses the belt two Alpha values the modification factor expressions to be able to request on the satisfiability, namely: And, modification factor α1, α2∈ (0,1), and α1 2.4 Logical threshold value control This method establishes some control limit in advance to certain controlled variable (threshold) the value, when applies the brake, according to the computation real-time parameter value and the corresponding threshold value's size relations, determines wheel's state of motion, thus the control adjustment brake pressure, gains enough big brake intensity and the good yawing stability. Often includes as the ABS controlled variable: Wheel skidding rate S, the wheel rotates the angle adds (reduces) the speed Omega and the rate of change . 2.5 Double parameter control Double parameter control's ABS, by the vehicle speed sensor (velocity radar), a round fast sensor, the control device (computer) and the implementing agency is composed. Its principle of work is the vehicle speed sensor and a round fast sensor, separately signal input the vehicle speed and round fast the computer, calculates the actual slipping rate based on the computer, and 15% one 20% does with the ideal slipping rate compares, fluctuates brake's braking force again through the solenoid valve. this kind tows the fast sensor commonly used Doppler velocity radar. When the which unceasingly reflects, surveys the automobile radar launch and the receive differential value, then may calculate the automobile vehicle speed accurately. But turns the fast sensor to install in the transmission gearbox outer covering, actuates by the transmission gearbox output shaft, it is a pulse electrical machinery, produces frequency and round intensive direct proportion. The implementing agency and so on is composed of the solenoid valve and the relay. Solenoid valve adjustment braking force, with the aim of maintaining the ideal slipping rate. This kind of ABS may guarantee that the slipping rate ideal control, against holds the braking quality to be good, but because increased a velocity radar, therefore the structure is complex, the cost is also high. 2.6 Single parameter control It take controls wheel's angle retarded velocity as the object, controls wheel's braking force, realizes against holds the dead brake, its structure mainly by a round fast sensor, the controller (computer) and the solenoid valve is composed. For accurate meter wheel fast, the sensing and between the wheel tooth ring should leave leeway the 1mm gap. In order to avoid the water, the putty, the dust to the sensor the influence, before the installment, should the sensor replenishment butter. The solenoid valve uses in wheel brake's pressure control. Regarding four channel braking system, a vehicle rim has a solenoid valve; Three channel braking system, each front wheel has one, two trailing wheels use in common one. The solenoid valve has three hydraulic pressure holes, separately applies the brake with the brake master cylinder and the wheel to divide the cylinder to be connected, and can realize pressure lifting, pressure maintenance, the pressure drop accent to press the function. The principle of work is as follows: 1) Pressure-rise when the solenoid valve does not work, the brake master cylinder connection and applies the brake to divide the cylinder connection respectively to go nonstop. Because the main spring intensity is big, makes charging valve opening, the brake pressure to increase. 2) pressure maintenance, when wheel's brake divides in cylinder's pressure grows to certain value, charging valve cut-off closure. The support maintains at the compound state, three panels seal, maintain the brake pressures mutually. 3) voltage dropping, when the solenoid valve works, the support overcomes two spring's tension, opens the discharge meat to cause to apply the brake to divide cylinder pressure drop. Once the pressure reduces, the solenoid valve transforms to the pressure maintenance condition, or pressure-rise ready condition. The control device ECU primary mission is the signal which passes on various wheels' sensor carries on the computation, the analysis, the enlargement and the distinction, outputs again from the output stage the command signal the solenoid valve, carries out the brake pressure adjustment task. The electronic control, by four major part is composed, input level A, controller B, output stage C, constant voltage and protective device D. Electronic controller by 4 101tz frequency actuation solenoid valves, this is the pilot is unable to achieve. This kind of single parameter control mode ABS, because the structure is simple, the cost is low, therefore the present use is broad. Mostly has provided this kind of single parameter control mode ABS in the American Chrysler custom car. It is loaded with a round fast sensor on passenger vehicle's four wheels. The installment has 45 teeth or 100 tooth's tooth rings on the axle tree, turns a fast sensor's sensing attire to go against in the tooth ring. When the wheel rotates, causes the sensor to produce the voltage signal unceasingly, and inputs the computer, the ideal speed compares with RoM, figures out wheel's speed-up or the deceleration, issues pressure-rise or the release of pressure instruction to the solenoid valve, controls applies the brake to divide the cylinder braking force. 3. The problems by used the ABS system (1) replaces the brake or the replacement hydraulic pressure braking system part, should arrange only in brake line's air, in order to avoid influence braking system's normal work. (2) is loaded with the ABS automobile, every year should replace a brake fluid. Otherwise, the brake fluid water absorbability is very strong, after the watery, not only will reduce the boiling point, will have the corrosion, will also create the brake potency decline. (3) inspects the ABS anti-lock braking system, to cramp out the power source first. 4. Trend of development Uses the logical threshold value control algorithm, may avoid a series of numerous and diverse theoretical analysis and to some element of certainty quota measurement. Simplified controller's design, because moreover only need determine wheel's angular speed, is advantageous realizes, therefore the load cost is low. This algorithm already drew close maturely, for current automobile ABS system universal use, but it by no means best control algorithm. Because under the different state of roads each kind of threshold value and guarantees presses the time is the empirical value which obtains after the repeated test, does not have the very explicit theory basis, therefore the ABS development's cycle is long, and the control quality guaranteed with difficulty. Easy to realize the stepless control based on the glide rate control algorithm, and has the very explicit theory to instruct, but present restricts the cost question which its development the bottleneck is mainly realizes, believed according to ours research, from now on ABS control algorithm development direction in the following several aspects. (1) aims at current widely uses the logical threshold value control algorithm which exists, the research can track the road surface characteristic change, causes the ABS each performance index to be at the optimum condition throughout the control algorithm. And the predictive control technology is worth taking seriously. Because when the brake process, friction characteristic between the tire and the road surface causes the anti-lock braking system has the very obvious misalignment, the denaturation and the uncertainty. Therefore difficulty with establishes its precise mathematical model, but the predictive control has the basic characteristic which the forecast model, the trundle optimize and feed back adjust, may act according to some optimized target design control system, determined that a control quantity the time series, after causing in period of time to move the quantity and the process will soften between the expectation