汽车电磁—摩擦集成制动器协调控制研究

发布时间：2020-10-26 23:02

　　 随着汽车保有量的快速增长,道路交通拥堵问题越发严重,汽车频繁制动、紧急制动情况日益增多,摩擦制动器存在制动延迟及热衰退等问题已难以满足制动需求,而电磁制动具有响应迅速、无接触制动、控制简单等优点,已被广泛应用于商用车的辅助制动。目前,以改善制动器制动性能为目标的电磁-摩擦集成制动器已成为车辆制动领域的一个研究热点。通过对电磁-摩擦集成制动系统协调控制研究,实现集成制动器的防抱死制动功能,以提高车辆制动安全性能。本文结合国家重点研发计划项目(2016YFB0100905)和重庆市研究生科研创新项目(CYS15190),在综合国内外对电磁-摩擦集成制动器研究的基础上,设计了一种新型复合盘式电磁-摩擦集成制动器,结合分层协调控制和模糊逻辑控制理论设计集成制动器控制器,并提出电磁-摩擦集成制动器协调控制策略,通过协调电磁制动与摩擦制动实现防抱死制动功能,为电磁-摩擦集成制动器的控制研究奠定理论基础。主要研究内容如下:1)新型电磁-摩擦集成制动器结构设计与性能分析。针对目前电磁-摩擦集成制动器结构上存在的不足,设计了一种新型复合盘式电磁-摩擦集成制动器,采用Ansoft Maxwell电磁分析软件对集成制动器进行模拟仿真,并对集成制动器的性能进行了研究,为电磁-摩擦集成制动器的控制研究提供理论基础;2)电磁-摩擦集成制动器控制特性研究。为实现电磁-摩擦集成制动器的精确控制,分别建立了电磁制动和摩擦制动动力学模型,并采用模糊控制理论,对电磁-摩擦集成制动器进行控制特性研究,设计了电磁制动控制器和摩擦制动控制器,并提出协调控制策略;3)基于电磁-摩擦集成制动的整车制动性能研究。通过路面识别模型,获得最佳滑移率,估算防抱死制动力矩,实现电磁-摩擦集成制动器防抱死制动过程中的制动力分配和协调控制;基于Car Sim和Simulink联合整车模型对文中所设计的控制器和电磁-摩擦集成制动器协调控制策略进行仿真,提高了制动安全性能。
【学位单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.5
【部分图文】：

ADAMS（机械系统动力学自动分析软件）建立电磁制动器模型，运用 MATLAB的小波工具箱对制动器固定架的振动进行时域分析。为电磁-摩擦集成制动器的结构优化设计提供一定的依据。Kou B.等[22]提出了一种串联磁路和混合励磁相结合的新型线性电磁制动器。该制动器具有气隙磁通密度大，控制性好，励磁损失小等诸多优点。通过等效磁路法和分层理论方法的得出了涡流损耗与制动力的相关表达式，搭建了串联磁路与混合励磁线性涡流制动的解析模型，并用二维有限元分析方法证实了模型的有效性。J. N. Bae 等[23]设计了一种再生式电磁制动器，它包含转速、电容和定子电阻，具有与传统电磁制动器相同的结构和与自激式感应发电机相同的原理，并设计了一个微型模型证实了设计过程的可行性。目前电磁涡流制动的形式主要分为旋转式和直线式两种[24]，它们的工作原理都是利用电磁阻尼作用。由于直线式电磁制动器受车辆结构空间的限制，其多用于轻轨、地铁等而不能在其他车辆上得到应用。旋转式电磁制动器的运动件做旋转运动，占用结构空间小，被广泛用于商用车，如涡流缓速器等辅助制动装置。

1-制动盘；2-转向节；3-螺栓；4-制动钳体导向销；5-制动钳体；6-螺栓；7-制动钳支架；8-电磁制动固定装置；9-铁芯；10-螺钉；11-电机；12-传动轴；13-永磁体；14-线圈绕组图 1-3 电磁-摩擦共用盘式集成制动器结构简图1.2.2 电磁-摩擦集成制动控制电磁-摩擦集成制动的控制研究还处在起步阶段，而对于传统摩擦制动控制技术已日趋成熟，目前对电磁-摩擦集成制动的控制研究主要集中在对电磁制动的控制研究，以及两种制动器组合协调控制的研究。张端军[29]基于某款轿车参数设计了一种双盘式电磁-摩擦制动集成制动器。为了实现防抱死功能，采用了模糊控制方法对线圈电流进行控制，使车轮滑移率尽量保持在理想滑移率附近。kapjin lee 等[30、31]通过 MATLAB/Simulink 软件对电磁制动器建立单轮模型进行研究，采用鲁棒控制方法使车轮滑移率处于最佳滑移率附近来实现防抱死功能。因为汽车的制动系统存在非线性和时变性，为了合理的控制电磁-摩擦制动集成系统，改善汽车的制动性能，何仁等[32]提出采用模糊控制方法，建立了 1/4 车辆模型，实现了对电磁制动器线圈电流大小的控制。LAYNE 和林逸等[33,34]通过对防

成制动器所存在的结构缺点，按照磁-摩擦集成制动器，对其工作原理方法对电磁制动进行涡流分布及制动器方案确定应用较多的摩擦制动器主要有盘式擦制动器具有散热性好、水稳定性点；在商用车上应用较多的电磁制性好，结构紧凑等优点。为了充分单等优点，国内外学者把盘式摩擦盘式电磁-摩擦集成制动器，来改善。
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 胡东海;何仁;;电磁与摩擦集成制动系统防抱死制动分层协调控制[J];农业机械学报;2015年11期

2 何仁;汤宝;赵强;;电磁与摩擦制动集成系统切换控制策略[J];江苏大学学报(自然科学版);2015年02期

3 刘学军;何仁;;电磁-液压复合防抱死制动系统滑模控制[J];农业机械学报;2014年05期

4 陈东;范帅;;基于Maxwell的盘式制动器辅助电磁制动装置的有限元分析[J];新技术新工艺;2013年09期

5 何仁;胡东海;张端军;;汽车电磁制动技术的研究与进展[J];汽车安全与节能学报;2013年03期

6 陈东;范帅;;盘式制动器辅助电磁制动装置的结构优化设计[J];机械设计;2013年05期

7 宋小龙;李枝;王文清;杨瑞;;基于ADAMS与MATLAB的电磁制动器仿真分析[J];机械工程与自动化;2013年02期

8 王奎洋;唐金花;李国庆;袁传义;;集成电磁与摩擦的车辆盘式制动器优化设计[J];机械设计与制造;2013年03期

9 龙云梅;林秋逢;曾竞;何荣欣;彭马保;曾文高;陈伟涛;;一种汽车盘式电磁制动器的研制[J];机电工程;2013年01期

10 刘存香;何仁;胡春花;;轿车电磁制动与摩擦制动集成系统的性能试验[J];江苏大学学报(自然科学版);2012年05期

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1 胡东海;汽车摩擦制动与电磁制动的系统集成与协调控制[D];江苏大学;2016年

2 赵凯辉;汽车制动器热衰退性能及相关制动安全检测研究[D];长安大学;2010年

3 孙仁云;面向变路面的汽车SBC最佳滑移率控制研究[D];西南交通大学;2008年

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1 杨小平;基于永磁涡流制动的起重机机构制动特性研究[D];西南交通大学;2017年

2 谢模毅;汽车电磁—摩擦集成制动器设计及制动性能研究[D];重庆交通大学;2016年

3 吕保敬;某品牌汽车消费者对制动系统报怨行为的分类研究及营销启示[D];华东理工大学;2014年

4 高鹏卓;基于滑移率约束的汽车ESP容错控制研究[D];吉林大学;2013年

本文编号：2857645