电动车用电力制动系统研究

发布时间：2017-09-20 03:32

  本文关键词：电动车用电力制动系统研究

  更多相关文章： 电子机械制动 防抱死制动系统 滑移率 模糊滑模控制

【摘要】：随着道路行驶环境日益复杂化,人们对汽车制动性能的要求也会越来越高。当制动初速度一定时,影响汽车制动性能的主要因素有制动器的响应时间和车轮对地面附着力的利用率。与目前汽车使用的液压或气压制动比较可以看出,电子机械制动(EMB)采用了全线路的控制,具有制动响应时间快、消除制动间隙迅速、空间利用率高和结构简单等优点,这样就能够有效地缩短制动距离。当采用较为有效的防抱死制动(ABS)控制,使车辆最大限度地利用路面附着力,就会使制动距离进一步缩短。所以把EMB和ABS结合起来,可以给汽车制动技术带来焕然一新的面貌。因此,在EMB系统的基础上对ABS进行相关理论的研究是一项十分迫切的任务,它可以显著地提高汽车的行车安全性等。本文设计了一种新型的电子机械制动执行机构,在此基础上对车辆防抱死制动控制进行了一定程度的研究,主要研究内容如下：(1)介绍了一种新型的制动装置一电子机械制动系统(EMB),详细分析了EMB系统的组成和典型EMB执行机构的结构,在此基础上阐述了ABS+EMB的作用和意义。(2)拟定了EMB系统的选择标准和设计流程,在此基础上自行设计了EMB传动装置。该装置包括四个动力源电机、减速增扭装置、滚珠丝杠机构和作用力自放大装置等。按照选择流程对上述各机构进行了相关尺寸的计算,并完成了各子系统的校核。(3)为了快速地消除EMB系统在制动状况下的制动间隙,设计了转速一电流双闭环PID控制器。并在MATLAB/Simulink界面下搭建了无刷直流电机各部分的模型和控制器的模型,在此基础上对消除制动间隙的工况进行了仿真实验分析,结果表明所搭建的控制器能够满足系统要求。(4)对比分析了车辆防抱死制动系统常用的几种控制策略的优缺点,针对ABS工作的特性分别推导出了基于EMB系统的滑模和模糊滑模这两种控制策略。(5)在MATLAB/Simulink界面下搭建了EMB+ABS的总体仿真模型,包括四分之一车辆模型、轮胎模型、EMB执行器模型、滑模控制器和模糊滑模控制器模型。分别使用滑模算法和模糊滑模算法在单一直线路面和跃变路面上对ABS系统进行了仿真实验,并把这两种控制算法的仿真结果进行了对比。结果表明,后者的制动性能和鲁棒性要优于前者,且系统能够很好地适应路面状况的变化。(6)为了进一步提高EMB系统的控制效果,采用复合PID控制策略对EMB执行机构的不同阶段进行优化控制,分别在单一和跃变路面上与模糊滑模控制进行了仿真实验对比和分析,结果表明,复合PID控制策略能够更好地对EMB+ABS进行有效地控制。
【关键词】：电子机械制动 防抱死制动系统 滑移率 模糊滑模控制
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.5
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-18
• 1.1 论文研究的背景11
• 1.2 线控制动系统概述11-14
• 1.2.1 EMB系统的组成12-13
• 1.2.2 EMB系统发展现状13-14
• 1.3 汽车制动防抱死系统简述14-16
• 1.3.1 ABS的作用及组成14-15
• 1.3.2 电子机械制动ABS的研究意义15
• 1.3.3 ABS国内外发展现状15-16
• 1.4 论文的主要研究内容16-18
• 2 EMB执行机构设计18-36
• 2.1 EMB执行机构的总体设计18-19
• 2.2 EMB执行机构总体结构19-22
• 2.2.1 直流电机19-20
• 2.2.2 减速增力机构20
• 2.2.3 运动转换机构20-22
• 2.2.4 自增力机构22
• 2.3 EMB执行机构设计整体方案22-23
• 2.4 EMB执行机构设计计算23-35
• 2.4.1 确定EMB执行机构制动力25-27
• 2.4.2 滚珠丝杠设计27-30
• 2.4.3 直流力矩电机选型30-31
• 2.4.4 齿轮减速器设计31-35
• 2.5 本章小结35-36
• 3 车辆EMB制动系统模型的建立36-43
• 3.1 四分之一车辆模型36-37
• 3.2 轮胎模型37-39
• 3.2.1 典型轮胎模型37-38
• 3.2.2 附着系数与滑移率的关系38-39
• 3.3 制动执行器模型39-42
• 3.3.1 直流电机模型39-41
• 3.3.2 传动机构模型41
• 3.3.3 制动器模型41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 4 EMB消除制动间隙的控制系统仿真研究43-54
• 4.1 控制系统的设计43-44
• 4.1.1 控制系统的结构设计43
• 4.1.2 闭环控制系统控制方法43-44
• 4.2 控制系统仿真模型的建立44-52
• 4.2.1 无刷直流电机(BLDCM)模型45-51
• 4.2.2 控制系统总体仿真模型51-52
• 4.3 控制系统的仿真实验研究52-53
• 4.3.1 模型仿真参数52
• 4.3.2 仿真实验分析52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 基于EMB系统的ABS控制器设计54-65
• 5.1 ABS常用控制策略54-55
• 5.2 ABS系统滑模控制器设计55-59
• 5.2.1 滑模变结构控制策略55-56
• 5.2.2 消除系统抖振的方法56
• 5.2.3 滑模控制器设计56-59
• 5.3 ABS系统模糊滑模控制器设计59-64
• 5.3.1 模糊变结构控制理论59-61
• 5.3.2 模糊滑模控制器设计61-64
• 5.4 本章小结64-65
• 6 基于滑移率的电子机械制动防抱死仿真研究65-78
• 6.1 仿真模型建立65-68
• 6.1.1 四分之一车辆模块65
• 6.1.2 轮胎模块65-66
• 6.1.3 制动执行机构模块66
• 6.1.4 滑模控制器模型66-67
• 6.1.5 模糊滑模控制器模型67-68
• 6.2 系统仿真实验68-69
• 6.3 仿真实验分析69-74
• 6.3.1 单一路面仿真实验69-72
• 6.3.2 跃变路面仿真实验72-74
• 6.4 EMB执行器控制策略优化74-77
• 6.4.1 复合PID控制器设计74-75
• 6.4.2 EMB执行器控制优化建模75
• 6.4.3 EMB+ABS控制优化仿真实验分析75-77
• 6.5 本章小结77-78
• 结论78-80
• 参考文献80-83
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果83-84
• 致谢84

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6 于蕾艳;，

本文编号：885673