乘用车线控液压制动系统执行器动态特性研究

发布时间：2020-08-14 09:29

【摘要】：汽车工业经过一百多年的创新发展,从最初的机械物理系统逐渐向信息物理系统迈进,汽车电动化和智能化的发展趋势需要集成度高、结构简洁且容易实现的新型底盘系统,线控制动系统成为汽车制动系统的主要发展方向。线控液压制动系统相较于线控机械制动系统在电子、硬件和生产成本上的优势,已成为国际研究热点之一,其“主动建压快速、压力控制精确”的性能决定了汽车能否跟随驾驶员意图快速、准确地产生制动力。高速开关电磁阀作为线控制动系统压力控制的关键零件,其非线性流量可控性的分析、评价和优化是提高汽车制动系统压力控制效果的关键。较好的轮缸压力控制策略和估算方法是保障整车制动性能的重要基石。本文从提升线控液压制动系统性能的角度出发,分别在高速开关电磁阀非线性流量可控性、轮缸压力控制策略和估算方法等方面开展了深入的研究工作,本文主要研究内容如下:第一,提出一种新型阀控调压型线控液压制动系统,建立用于该系统动态特性分析的动力学模型。以现有某款乘用车作为设计对象,提出一种新型阀控调压型线控液压制动系统,采用高压蓄能器作为制动压力源,并引入踏板感觉模拟器实现制动液压调节与制动踏板感觉的完全解耦。分析线控液压制动系统的工作机理,探讨线控液压制动系统“主动建压快速和压力控制精确”两项性能指标实现的可能性。建立线控液压制动系统动力学模型,并用于系统动态特性分析。第二,研究揭示高速开关电磁阀非线性流量可控性区间拓展机理,提出一种新型常闭型高速线性电磁阀构型。高速开关电磁阀是调节制动液压动态特性的关键零部件,其流量可控性是实现制动系统“主动建压快速和压力控制精确”的核心。仿真研究常开和常闭型高速开关电磁阀流量变化动态特性,分析两种电磁阀流量可控区间较小原因,揭示高速开关电磁阀较易全开与全关的机理;提出“流量可控因子”用于评价高速开关电磁阀的非线性流量可控性,进而提出一种新型常闭型高速线性电磁阀;采用自适应权重粒子群优化方法,完成常开型高速开关电磁阀和新型常闭型高速线性电磁阀的结构参数优化。第三,针对线控液压制动系统亟需解决的“主动建压快速、压力控制精确”这一关键问题,提出基于新型常闭型高速线性电磁阀的改进型线控液压制动系统及控制策略。研究基于RBF神经网络与模糊Bang-Bang的电磁阀控制器,提出适合初始的和改进后的线控液压制动系统的两种轮缸压力控制策略,分析在多种信号激励下两种线控液压系统的轮缸压力动态响应特性。仿真及试验结果表明,采用两种控制策略的初始的和改进后的线控液压制动系统的快速增压和精确控压能力均较好,且改进后的线控液压制动系统及其控制策略的性能更佳。第四,针对采用单一传感和单一模型不能很好解决由于汽车高频瞬态动态特性及复杂行驶工况易导致传感器信号失真,从而带来轮缸压力估计精度较低甚至错误的问题,提出一种基于交互多模型概率数据关联滤波(IMMPDA)的轮缸压力估算方法。建立定压力和定压力变化率两个压力模型,基于执行器非线性特性和车辆动力学特性的两个轮缸压力量测信息,采用多源信息融合技术获得轮缸压力的精确估计值,提高在杂波环境下轮缸压力的估算精度和工况适应性。最后,完成线控液压制动系统硬件在环试验台搭建,进行执行器动态特性试验和轮缸压力动态特性试验。通过高速开关电磁阀测试试验台进行常开型高速开关电磁阀的保压实验和常闭型高速开关电磁阀的开启实验;进行高压蓄能器和制动轮缸的P-V特性测试;基于该硬件在环试验台进行多种虚拟目标压力下制动轮缸压力连续控制的试验验证。试验结果表明,本文所提出的执行器的控制器和轮缸压力控制策略能有效地满足线控液压制动系统的动态特性响应需求,所研究的线控液压制动系统的快速增压和精确控压能力均较好。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.5

【参考文献】