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电子机械制动系统制动执行器建模与试验.pdf.pdf

发布时间:2016-07-16 10:02

  本文关键词:电子机械制动系统制动执行器建模与试验,由笔耕文化传播整理发布。


网友jiaxidong_01近日为您收集整理了关于电子机械制动系统制动执行器建模与试验.pdf的文档,希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍:2007年 8月农业机械学报第 38卷第 8期电子机械制动系统制动执行器建模与试验沈沉王军林逸【摘要】电子机械制动系统以电驱动元件为制动执行器,取代传统的液压或气压制动执行器。阐述了电子机械制动系统的结构组成、工作原理及电子机械式制动执行器的结构,建立了制动执行器的数学模型,并对制动执行器原理机进行了试验验证。关键词:电子机械制动系统制动执行器数学模型中图分类号:U4613 文献标识码:A┉┊┎┄┃﹣┇─﹢┉┊┉┄┇┄﹦━┉┇┄┐│┃━﹣┇─┃┎┈┉│ShenChen WangJun LinYi(爜牉牏牐牏牕牋爤牕牞牠牏牠牣牠牉牗牊爴牉牅牎牕牗牓牗牋牪)﹢┈┉┇┉Theelectromechanicalbrakingsystem,ponentsasitsactuator,whichtakestheplaceofconventionalbrakeactuatorliquidorairpressure,isanewconceptionofbrakingsystem.positionandworkingprinciplesofelectromechanicalbrakingsystem,andthestructuresofbrakeactuatorwereintroduced.Themathematicmodelsofthebrakeactuatorwerebuilt,andatestoftheprototypeofbrakeactuatorwasperformed.┎┌┄┇┈ Electromechanicalbrakingsystem,Brakeactuator,Mathematicmodel收稿日期:2006 05 22沈沉北京理工大学机械与车辆工程学院博士生副教授(辽宁省交通高等专科学校),100081 北京市王军北京理工大学机械与车辆工程学院副教授林逸北京理工大学机械与车辆工程学院教授引言目前关于汽车制动的研究主要集中在制动控制方面,包括制动控制的理论、方法以及采用的新技术。随着电子科技和网络技术的发展,出现了更加高效、节能的电子机械制动系统(electromechanicalbraking,简称 EMB)。电子机械制动系统变传统液压或气压制动执行元件为电驱动元件,便于实现线控制动(brakebywire),是一种全新的制动理念。由于电驱动系统可控性好、响应速度快,电子机械制动系统极大地提高了汽车的制动安全性能,显现出良好的发展前景。本文对电子机械制动执行器进行仿真分析,并进行了原理机的试验,得到了电子踏板输出与执行器输出力之间的关系。电子机械制动系统的组成汽车电子机械制动系统主要由制动系统 ECU、车轮制动模块和电子踏板模块等组成,图 1为电子机械制动系统控制框图[1]。图 1 电子机械制动系统控制框图Fig.1 ControlstructureofEMBsystem 制动系统﹦﹤制动系统 ECU 接收制动踏板发出的信号,控制制动器制动;接收驻车制动信号,控制驻车制动;接收车轮传感器信号,识别车轮是否抱死、打滑等,控制车轮制动力,实现防抱死制动和驱动防滑;制动系统 ECU 还将对系统的电源进行管理,分配电流;同时兼顾车辆其他系统的控制。车轮制动模块车轮制动模块是整个制动系统中的关键部件,也是系统的执行元件,由车轮制动执行器、车轮制动执行器控制器等组成。制动模块采用电力制动、电子控制,有两个输入:即控制电信号输入和供能电流输入,制动执行器控制器接收控制信号来控制制动执行器电动机的输出力矩和旋转方向,以产生动力并能改变其大小。电子踏板模块电子踏板模块可产生与踏板转角成比例的踏板反力,并将作用在踏板上的力和速度转为电信号,传给制动系统 ECU。可编程的制动系统 ECU 将控制电流输入到制动执行器模块,控制其输出所需的制动力,有效地提高了制动响应速度,改进了车辆的制动性能。制动系统 ECU 根据电子踏板模块传感器的位移和速度信号,并且结合车速等其他传感器信号,向车轮制动模块的制动执行器控制器发出指令,制动执行器控制器再向电动机发出信号控制其电流和转子转角,进而产生需要的制动力,实现驾驶员要求的制动效果。图 2 电子机械盘式制动执行器结构示意图Fig.2 DiscbrakeactuatorofEMB1.制动钳 2.摩擦片 3.行星轮 4.定子 5.转子 6.压力传感器 7.滚珠丝杠副 8.推杆 9.制动盘电子机械制动执行器的结构及数学模型结构电子机械制动系统和传统的液压制动系统的差别主要是:在电子机械制动系统中,电源代替了液压源,机电作动器代替了液压作动装置,制动力由电动机产生,大小受电子控制器的控制。以浮动盘式制动器为例,图 2为电子机械盘式制动执行器结构图。该执行器采用了电动机内置的结构,它的最大特点就是模块化,整个机构又可分为:驱动部分,永磁无刷直流力矩电动机;一级减速部分,行星齿轮减速器;滚珠丝杠螺旋传动部分,把旋转运动变成丝杠的直线运动[2~4]。数学模型电动机模型车辆制动时,制动执行器中的电动机工作状态有:①在制动踏板信号的控制下电动机转动,并驱动行星减速器及滚珠丝杠副,使丝杠平动,以消除整个机构各部件间的间隙及制动盘与摩擦片间的间隙,此时电动机外部负载很低,主要是各部件间的摩擦阻力和制动器回位弹簧力。②当整个机构的间隙消除后(制动钳与制动盘接触后),电动机进入第 2种工作状态,此时电动机堵转,电动机产生的堵转力矩经行星减速机构、滚珠丝杠副在制动器上形成制动压力,进而产生制动力矩。③解除制动时,电动机反转,丝杠回位,并进行制动器间隙的自调整。在第 1、3工作状态时电动机主要进行位置控制和调速控制,电动机的数学模型与普通的永磁无刷直流电动机的数学模型相同,本文不再叙述。由于制动钳与制动盘接触后,电动机将处于“堵转”工作状态,制动执行器中的电动机可选用永磁无刷直流力矩电动机。文献[5]提出了电动机连续堵转时,堵转力矩与输入电流之间关系的计算公式爴爣=955爦牉爤牑(1)其中爦牉=(爺0-爤0爲牃)燉牕0 (2)式中爴爣——连续堵转转矩爦牉——反电势系数,定义为单位转速下的反电势值爤牑——连续堵转电流爺0——空载电压爤0——空载电流爲牃——电枢电阻牕0——空载转速选用某永磁无刷直流力矩电动机,电动机参数如表 1所示。表 永磁无刷直流力矩电动机参数. ┇│┉┇┈┄┅┇│┃┃┉┇┊┈━┈┈﹥﹤┉┄┇┆┊│┄┉┄┇参数空载电压燉V空载电流燉A电枢电阻燉Ω空载转速燉rmin-1数值 24 0.575 0.850 227将表中数值代入式(2),则反电势系数爦牉=0104 (3)对该电动机在电动机试验台上进行堵转试验,测试结果如表 2。对表 2中数据进行插值拟合并结合式(3),对13第 8期沈沉等:电子机械制动系统制动执行器建模与试验式(1)中的功率、转矩转换常数进行修正,得到修正后的永磁无刷直流力矩电动机连续堵转时输出转矩与输入电流间关系的计算公式爴爣=489爦牉爤牑(4)表 电动机堵转时堵转力矩与输入电流测试数据. ┈┉┃┉┄┉┄┇┆┊┃┃┅┊┉┊┇┇┃┉┌━┇

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本文编号:71921

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