电子机械制动(EMB)控制策略研究

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目前,汽车产业的“新五化”正以前所未有的趋势引领相关产业的快速发展,无形之中汽车已经成为机电一体化的典型代表。再加上,对于汽车的安全性人们提出了更苛刻的要求。作为一种高新技术,线控制动系统与传统的液压/气压系统存在着本质的区别。同时,其又可以分为电子液压制动(Electronic Hydraulic Brake,EHB)和电子机械制动(Electronic Mechanical Brake,EMB),EHB以中间过渡产品的形式存在,而EMB才是其最终发展产物。作为电控系统的重要组成部分,制动防抱死系统(Antilock Brake System,ABS)对汽车制动性和操稳性方面都有较好的提升效果,已成为汽车中的标配功能。基于上述介绍,本文主要研究内容为:确定EMB执行器的功能和总设计要求,并提出整体设计方案。基于目标车型,对该执行机构中各主要部件进行选型、计算以及对应数学模型的构建。为提高EMB系统的控制品质,在确定EMB采用闭环控制结构的基础上,设计基于力-转速-电流的三阶闭环PID控制策略。此外,提出了一种通过夹紧力-车速-丝杠螺母位移,识别制动过程中接触和分离临界点的间隙控制策略。最后,在Matlab/Simulink平台上,对上述策略的有效性进行验证。建立车辆、轮胎模型,设计基于滑移率的ABS积分滑模和模糊积分滑模控制算法,并在Matlab/Simulink平台上,基于单轮车辆模型构建相关算法的仿真模型图。最后,在不同的运行工况下对比分析,确定本文最终采用的ABS算法。设计基于卡尔曼滤波的纵向车速估计器、基于整车模型的常规制动力PI分配控制策略和ABS模糊积分滑模控制策略。选取不同的道路工况,在Carsim和Simulink联合仿真平台上,对有无ABS的制动力控制系统进行分析研究,验证本文设计的ABS控制算法、常规制动力控制算法和纵向车速估计器在整车模型上的有效性和可行性。同时,将结果与目前传统ABS制动系统中主流的基于门限值的算法进行比较。结果表明,本文所提算法在提升汽车制动效能方面具有一定的优越性。最后,构建基于NI的软件在环测试平台(SiL),对ABS控制算法和常规制动力控制算法的有效性和合理性进行进一步验证。
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