新型汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)設(shè)計與仿真研究

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1、新型汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)設(shè)計與仿真研究   摘要新型汽車制動系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)汽車,其制動助力以及制動控制裝置更加的新穎以及高效,響應(yīng)速度以及制動效果更加突出,多數(shù)汽車廠家都在大力開發(fā)新型汽車,優(yōu)化其電子機(jī)械制動系統(tǒng)設(shè)計,通過仿真模擬實驗實現(xiàn)新型汽車的性能和裝置改進(jìn)。電子機(jī)械制動EMB是電子式制動系統(tǒng)BBW中的一種,比對其另一種EHB,EMB結(jié)構(gòu)更加緊湊,但是在制動輪邊布置中會比較復(fù)雜,并且對制動器和電機(jī)工作性能要求較高。   關(guān)鍵詞新型汽車;電子機(jī)械;制動系統(tǒng);設(shè)計與仿真   引言   汽車的發(fā)明不僅促進(jìn)了社會的發(fā)展也為人們帶來了生活上的便利。其中汽車電子機(jī)械制動是汽車行業(yè)進(jìn)

2、步的關(guān)鍵,所以要應(yīng)更加完善汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)的設(shè)計,保障汽車安全的行駛,減少交通事故的發(fā)生。   1新型汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)的發(fā)展情況   近年來,發(fā)達(dá)國家致力于車輛線控系統(tǒng)的研究,取得了不小的成績,線控由此產(chǎn)生,同時又開始了電控機(jī)械制動系統(tǒng)的研究,而所謂的電控機(jī)械制動系統(tǒng)主要是利用電動機(jī)來取代使用壓縮空氣或液壓進(jìn)行驅(qū)動的機(jī)械部分,以此有助于促進(jìn)機(jī)械制動效能和響應(yīng)速度的顯著提高,最大限度地簡化機(jī)械的結(jié)構(gòu)并有效降低維護(hù)和裝配的難度。由于人們對于機(jī)械制動性能要求的不斷提高,因此將電子控制系統(tǒng)加入到傳統(tǒng)的壓縮空氣或液壓制動系當(dāng)中,如ESP、ABS及TCS等,以此使得機(jī)械管路的布置與結(jié)構(gòu)

3、漸趨復(fù)雜,由此在液壓或壓縮空氣制動回路中的安全隱患有所增加,同樣大幅地提高了維修和裝配方面的難度。   因此,人們逐漸提高了對電子機(jī)械制動系統(tǒng)的關(guān)注程度,其評價結(jié)構(gòu)簡單和功能集成可靠等方面的優(yōu)勢日漸受到人們的歡迎,相信在不久的將來電子機(jī)械制動系統(tǒng)可以完全取代傳統(tǒng)制動器,即壓縮空氣或液壓制動器,電子機(jī)械制動系統(tǒng)在一定程度上揭示了未來車輛的發(fā)展方向[1]。   2新型汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)的設(shè)計與仿真   2.1工作原理   就設(shè)計原理來講,汽車電子制動系統(tǒng)的原理可以簡單理解為:車輛在途中的行駛過程中會發(fā)生需要緊急停車的情況時,駕駛員需要通過踩壓的形式將停車的信號傳送給制動踏

4、板,在操作腳壓踏板制動的過程中,會將信息傳送到電子制動系統(tǒng)中,實現(xiàn)有效的速度調(diào)節(jié),從而達(dá)到停車的目的。為了方便利用減速增加距離改變轉(zhuǎn)速信號,應(yīng)將電機(jī)軸轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)信號傳送到傳動機(jī)構(gòu),在保證可以直接制動的條件下變化為制動力,這個過程在汽車電子機(jī)械系統(tǒng)中的速度僅需0.1秒的時間,減少了時間就減少了車禍的發(fā)生率,可以說電子機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計相當(dāng)有價值。   2.2執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計   新型汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)主要有三大板塊,一是制動板塊,二是轉(zhuǎn)動板塊,三是無刷直流電機(jī)板塊,電機(jī)驅(qū)動是無刷直流電機(jī)板塊的核心部分,需要利用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行科學(xué)設(shè)計才能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的仿真,有效進(jìn)行系統(tǒng)的實際分析及應(yīng)用問題改進(jìn)。無

5、刷直流電機(jī)是利用電動機(jī),將減速裝置安裝在驅(qū)動的齒輪上,然后通過運(yùn)動轉(zhuǎn)換裝置趨勢旋轉(zhuǎn)運(yùn)動能夠直線向下轉(zhuǎn)換,使得制動產(chǎn)生制動力矩,在壓力傳感器的幫助下實現(xiàn)對制動盤壓力的檢測,并將信號反饋到中央電子控制元件。   2.3控制系統(tǒng)   控制系統(tǒng)的存在在一定程度上可以將制動間隙及時地消除掉,以此對制動力進(jìn)行快速且準(zhǔn)確的調(diào)節(jié),其組成部分主要有壓力環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)以及電流環(huán),進(jìn)而有助于反饋控制的實現(xiàn)。其中外環(huán)主要是對系統(tǒng)性質(zhì)的控制,內(nèi)環(huán)在其中同樣起著至關(guān)重要的作用,主要是用來本環(huán)控制量的限幅來保護(hù)電動機(jī),并且通過對環(huán)內(nèi)擾動的及時調(diào)節(jié)和給予外環(huán)一定的促使作用,便可以實現(xiàn)更好的控制,在此過程中輸入力是目標(biāo)

6、夾緊力,輸出的則是電機(jī)的電驅(qū)電壓,如圖1所示。   2.4仿真研究   新型汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)的仿真研究,主要是將系統(tǒng)設(shè)計中的三個重要部分構(gòu)建成無刷直流控制、電流與轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制以及無刷直流電算環(huán)控制模型,然后進(jìn)行仿真模擬實驗。一是電流環(huán)仿真,在電動機(jī)沒有載重的情況下,將電流值控制在相對較小狀態(tài)下,將電動機(jī)轉(zhuǎn)動進(jìn)行阻擋確??蛰d狀態(tài),然后根據(jù)電流環(huán)試驗發(fā)展,即使電動機(jī)開始轉(zhuǎn)動時期電流超調(diào)非常大,但依舊能夠在后期完成對目標(biāo)電流的跟蹤;二是轉(zhuǎn)速環(huán)試驗,跟電流環(huán)試驗一樣,是在電動機(jī)空載狀態(tài)下,但不控制電流,根據(jù)試驗結(jié)果顯示電動機(jī)啟動時具有相對較大的電流,使得電動機(jī)快速達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)速,但由于

7、電動機(jī)會不斷進(jìn)行換箱,所以會常出現(xiàn)電路抖動情況,加之轉(zhuǎn)速幅度小所以使得轉(zhuǎn)速始終在目標(biāo)值左右徘徊;三是壓力環(huán)試驗,主要是針對制動壓力在5%一樣的超調(diào)進(jìn)行分析,通過試驗發(fā)現(xiàn),制動間隙消除時間必須控制在0.1S以內(nèi),才能夠?qū)崿F(xiàn)電子機(jī)械制動系統(tǒng)執(zhí)行器的制動壓力最大輸出及快速響應(yīng)[2]。   3結(jié)束語   綜上所述,本文從多個角度出發(fā),較為系統(tǒng)地介紹了新型汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)的發(fā)展情況,從工作原理、執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個方面對汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計,在此基礎(chǔ)上經(jīng)過深入的思考,圍繞無刷直流控制、電流與轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制、無刷直流電計算環(huán)控制模型,詳細(xì)介紹了與之相對應(yīng)的三種仿真結(jié)果,以此實現(xiàn)了對電子機(jī)械自動系統(tǒng)的仿真。為了提高汽車制動性能,國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于這方面的設(shè)計與仿真進(jìn)行了深入的研究,并逐漸取得了顯著的成就,由此極大地推動了新型汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)的科學(xué)發(fā)展。

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