商用车气压制动侧倾与横摆稳定性协调控制研究
发布时间：2021-06-30 13:03
随着我国经济的发展以及交通基础建设的完善,使得商用车保有量持续增加。到17年底,我国商用车数量突破四千万,在货物运输以及公共交通中充当着相当重要的角色。商用车载重量大,质心位置高,由于车辆失稳所导致的交通事故频发,通过装配电子稳定性控制系统可以较好的提高车辆的稳定性。目前商用车多配备气压制动系统,但气压制动系统工作时存在迟滞性,对控制系统的响应时间以及控制精度有一定的影响。目前国内对于此方面起步较晚研究较少,研究机构主要集中在各个高校,目前还没有较为成熟的产品。本文的主要研究目的是借助课题组对稳定性控制系统的研究经验,开发一套应用于气压制动系统的稳定性控制系统。本文的主要工作内容包括结合国内外研究现状对商用车的气压制动系统结构进行研究,了解制动系统以及关键部件的基本结构和工作原理。购买气压制动实验台架所需的各个部件对实验台架进行搭建并对气压阀进行了测试。由于硬件在环实验中制动气室的压力可以由压力传感器直接测得,但在对控制算法进行离线仿真验证时无法直接对制动气室的压力进行测量。所以使用AMESim建立了气压制动系统的模型,建立完成后为了验证模型对压力估算的准确性,将实验台架传感器所测得压...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
带ABS的气压制动系统结构图
第1章绪论3防抱死系统中控制的核心参数为滑移率，滑移率用来表示滑动占运动过程的比例，滑移率的计算公式为：=····················································(1.1)其中代表车轮的滑移率，为车辆行驶速度，为车轮角速度，为轮胎半径。图1.2所示为不同滑移率与路面附着系数的关系曲线图，在路面最大附着系数确定时，由图像可以看出，当处于15%-20%时，可利用的路面附着系数在这一区间达到最大。从后半段的曲线图可以看出，地面和轮胎之间的路面利用系数在滑移率超过一定值后便随着滑移率的增大而减校图1.2滑移率与路面附着系数关系（2）电控制动系统电控制动系统（EBS）基于传统气压ABS制动系统基础上进行了改进，提出了商用车的电子制动系统，相比于传统的气控形式，EBS从气控改成了线控的形式，可通过接收电信号时直接对桥控阀进行打开和关闭，使管路内的高压气体直接到达制动气室，相比于传统结构，缩短了制动管路的长度，显著的减少了执行机构的滞后时间，一定程度上弥补了由于气体可压缩性带了的迟滞效应，显著的缩减了制动距离，提高了安全性。电控制动系统由于采用了电子控制制动，减少了控制信号的传递时间从而直接缩短了制动距离，国外对于电控制动系统的研发开始于20世纪末期[7-10]。90年代初期。BOSCH和SCANIA公司合作开发的EBS系统装配在SCANIA的牵引车和挂车上；1996年WABCO研发的EBS系统应用于奔驰的ACTROS系列车上，KNORR制动器
第1章绪论7计算可以显示出当前时刻的TTR值，方便控制系统及驾驶员对车辆进行控制[28-31]。Lapapong和Brennan使用了零力矩点(ZeroMomentPoint,ZMP)对侧翻的可能程度进行预测。过去ZMP的应用范围主要集中对双足机器人稳定性进行判断。同样的道理，可利用计算的ZMP值与设定门限值进行比较，判断车辆是否有发生侧翻的危险[32]。目前欧美国家几乎多有中高级轿车都配备了ESC系统，就此方面商用车的配备情况略落后于乘用车，很长一段时间均处于普及阶段。较为成熟的产品包括德国奔驰在Actros载货车、沃尔沃的牵引车等。气压制动控制系统最早的时候是由威伯科(WABCO)和奔驰(BENZ)共同进行研发的，国外较为成熟的产品依次经历了ABS、ASR、EBS、RSC、ESC、等形式，目前ESP经过了多年的发展已经基本成熟。防抱死系统是ESC的重要组成部分，目前气压阀的生产厂有威伯科(WABCO)和克诺尔(KNORR)。防抱死系统的关键部件ABS电磁阀如图1.3所示。图1.3ABS电磁阀气压EBS系统最早由WABCO在1996年提出，经过五年的发展已经相当成熟，相对于气压ABS,EBS在很大程度上虽短了制动管路的长度，很大程度的缩短了气压系统的迟滞效应，进一步提高了安全性。1998年，WABCO又基于ABS系统开发了RSC，使车辆具有防侧翻功能，其结构也相对简单，主要组成部分包括额外添加的的侧向加速度传感器以及防侧翻控制器，最终实现了抑制侧倾的功能。如图1.3是KNORR公司的商用车EBS系统示意图[33-34]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于零力矩点位置和模糊控制的商用车防侧翻控制[J]. 靳立强,石冠男,于雅静,王博文. 汽车工程. 2017(09)
[2]基于零力矩点指标和侧翻时间算法的车辆侧翻预警[J]. 靳立强,石冠男,孔德隽,于雅静. 汽车工程. 2017(03)
[3]双线法与横摆角速度法联合的车辆稳定性判据[J]. 余卓平,冷搏,熊璐,冯源. 同济大学学报(自然科学版). 2015(12)
[4]中/重型汽车电子驻车系统设计及控制研究[J]. 王洪亮,董巍,李楠,戴晓明. 河北科技大学学报. 2015(02)
[5]两起商用车肇事的交通事故以及思考[J]. 赵晓红. 汽车与配件. 2012(26)
[6]汽车列车电控制动系统制动力分配的控制算法[J]. 宗长富,李伟,郑宏宇,王化平. 汽车工程. 2011(10)
[7]直接横摆力矩控制车辆稳定性研究概述[J]. 王露,朱永强,张平霞. 专用汽车. 2011(09)
[8]基于改进TTR算法的重型车辆侧翻预警系统[J]. 朱天军,宗长富,吴炳胜,孙振军. 机械工程学报. 2011(10)
[9]基于扩展卡尔曼滤波的汽车质心侧偏角估计[J]. 郭孔辉,付皓,丁海涛. 汽车技术. 2009(04)
[10]国产商用车制动系统的发展[J]. 于俊峰,郝新平. 重型汽车. 2008(05)
博士论文
[1]基于后轴主动转向与差动制动集成的重型半挂车控制策略研究[D]. 聂枝根.吉林大学 2014
[2]客车气压制动系统时延分析及其控制技术研究[D]. 覃涛.武汉理工大学 2012
[3]客车气压制动系统欠压补偿控制技术研究[D]. 王智深.武汉理工大学 2012
[4]三轴半挂汽车列车稳定性控制算法研究[D]. 房永.吉林大学 2010
[5]客车行驶稳定性控制的关键技术研究[D]. 褚端峰.武汉理工大学 2010
[6]汽车电子稳定性系统质心侧偏角估计与控制策略研究[D]. 付皓.吉林大学 2008
[7]运动型多功能汽车侧翻稳定性及防侧翻控制[D]. 金智林.南京航空航天大学 2008
硕士论文
[1]基于状态机算法的气压制动系统防抱死控制策略研究[D]. 孔德隽.吉林大学 2016
[2]气压制动系统建模及其稳健性设计[D]. 吴景铼.华中科技大学 2009
[3]商用车电子稳定性控制系统初步研究[D]. 刘兆勇.同济大学 2007
[4]基于差动制动的半挂汽车列车稳定性仿真与控制研究[D]. 于尧.吉林大学 2007
[5]商用车电子控制制动系统的控制算法研究[D]. 刘杰.吉林大学 2007
本文编号：3257794
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
带ABS的气压制动系统结构图
第1章绪论3防抱死系统中控制的核心参数为滑移率，滑移率用来表示滑动占运动过程的比例，滑移率的计算公式为：=····················································(1.1)其中代表车轮的滑移率，为车辆行驶速度，为车轮角速度，为轮胎半径。图1.2所示为不同滑移率与路面附着系数的关系曲线图，在路面最大附着系数确定时，由图像可以看出，当处于15%-20%时，可利用的路面附着系数在这一区间达到最大。从后半段的曲线图可以看出，地面和轮胎之间的路面利用系数在滑移率超过一定值后便随着滑移率的增大而减校图1.2滑移率与路面附着系数关系（2）电控制动系统电控制动系统（EBS）基于传统气压ABS制动系统基础上进行了改进，提出了商用车的电子制动系统，相比于传统的气控形式，EBS从气控改成了线控的形式，可通过接收电信号时直接对桥控阀进行打开和关闭，使管路内的高压气体直接到达制动气室，相比于传统结构，缩短了制动管路的长度，显著的减少了执行机构的滞后时间，一定程度上弥补了由于气体可压缩性带了的迟滞效应，显著的缩减了制动距离，提高了安全性。电控制动系统由于采用了电子控制制动，减少了控制信号的传递时间从而直接缩短了制动距离，国外对于电控制动系统的研发开始于20世纪末期[7-10]。90年代初期。BOSCH和SCANIA公司合作开发的EBS系统装配在SCANIA的牵引车和挂车上；1996年WABCO研发的EBS系统应用于奔驰的ACTROS系列车上，KNORR制动器
第1章绪论7计算可以显示出当前时刻的TTR值，方便控制系统及驾驶员对车辆进行控制[28-31]。Lapapong和Brennan使用了零力矩点(ZeroMomentPoint,ZMP)对侧翻的可能程度进行预测。过去ZMP的应用范围主要集中对双足机器人稳定性进行判断。同样的道理，可利用计算的ZMP值与设定门限值进行比较，判断车辆是否有发生侧翻的危险[32]。目前欧美国家几乎多有中高级轿车都配备了ESC系统，就此方面商用车的配备情况略落后于乘用车，很长一段时间均处于普及阶段。较为成熟的产品包括德国奔驰在Actros载货车、沃尔沃的牵引车等。气压制动控制系统最早的时候是由威伯科(WABCO)和奔驰(BENZ)共同进行研发的，国外较为成熟的产品依次经历了ABS、ASR、EBS、RSC、ESC、等形式，目前ESP经过了多年的发展已经基本成熟。防抱死系统是ESC的重要组成部分，目前气压阀的生产厂有威伯科(WABCO)和克诺尔(KNORR)。防抱死系统的关键部件ABS电磁阀如图1.3所示。图1.3ABS电磁阀气压EBS系统最早由WABCO在1996年提出，经过五年的发展已经相当成熟，相对于气压ABS,EBS在很大程度上虽短了制动管路的长度，很大程度的缩短了气压系统的迟滞效应，进一步提高了安全性。1998年，WABCO又基于ABS系统开发了RSC，使车辆具有防侧翻功能，其结构也相对简单，主要组成部分包括额外添加的的侧向加速度传感器以及防侧翻控制器，最终实现了抑制侧倾的功能。如图1.3是KNORR公司的商用车EBS系统示意图[33-34]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于零力矩点位置和模糊控制的商用车防侧翻控制[J]. 靳立强,石冠男,于雅静,王博文. 汽车工程. 2017(09)
[2]基于零力矩点指标和侧翻时间算法的车辆侧翻预警[J]. 靳立强,石冠男,孔德隽,于雅静. 汽车工程. 2017(03)
[3]双线法与横摆角速度法联合的车辆稳定性判据[J]. 余卓平,冷搏,熊璐,冯源. 同济大学学报(自然科学版). 2015(12)
[4]中/重型汽车电子驻车系统设计及控制研究[J]. 王洪亮,董巍,李楠,戴晓明. 河北科技大学学报. 2015(02)
[5]两起商用车肇事的交通事故以及思考[J]. 赵晓红. 汽车与配件. 2012(26)
[6]汽车列车电控制动系统制动力分配的控制算法[J]. 宗长富,李伟,郑宏宇,王化平. 汽车工程. 2011(10)
[7]直接横摆力矩控制车辆稳定性研究概述[J]. 王露,朱永强,张平霞. 专用汽车. 2011(09)
[8]基于改进TTR算法的重型车辆侧翻预警系统[J]. 朱天军,宗长富,吴炳胜,孙振军. 机械工程学报. 2011(10)
[9]基于扩展卡尔曼滤波的汽车质心侧偏角估计[J]. 郭孔辉,付皓,丁海涛. 汽车技术. 2009(04)
[10]国产商用车制动系统的发展[J]. 于俊峰,郝新平. 重型汽车. 2008(05)
博士论文
[1]基于后轴主动转向与差动制动集成的重型半挂车控制策略研究[D]. 聂枝根.吉林大学 2014
[2]客车气压制动系统时延分析及其控制技术研究[D]. 覃涛.武汉理工大学 2012
[3]客车气压制动系统欠压补偿控制技术研究[D]. 王智深.武汉理工大学 2012
[4]三轴半挂汽车列车稳定性控制算法研究[D]. 房永.吉林大学 2010
[5]客车行驶稳定性控制的关键技术研究[D]. 褚端峰.武汉理工大学 2010
[6]汽车电子稳定性系统质心侧偏角估计与控制策略研究[D]. 付皓.吉林大学 2008
[7]运动型多功能汽车侧翻稳定性及防侧翻控制[D]. 金智林.南京航空航天大学 2008
硕士论文
[1]基于状态机算法的气压制动系统防抱死控制策略研究[D]. 孔德隽.吉林大学 2016
[2]气压制动系统建模及其稳健性设计[D]. 吴景铼.华中科技大学 2009
[3]商用车电子稳定性控制系统初步研究[D]. 刘兆勇.同济大学 2007
[4]基于差动制动的半挂汽车列车稳定性仿真与控制研究[D]. 于尧.吉林大学 2007
[5]商用车电子控制制动系统的控制算法研究[D]. 刘杰.吉林大学 2007
本文编号：3257794
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