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        加速度訊息即時指正參考車輛速度扼制原則和工效研討

        發布者:阿強來源:

        本篇文章4508字,讀完約11分鐘

        abs作用下車體的數學模型abs作用下的單輪模型為了能夠較準確地反映車輛在abs作用下的制動特性,建立了包含輪胎彈性、懸架彈簧剛度、液壓減震器阻尼等影響因素,較為完整的單輪車輛模型,建模原理如示。

        在垂直方向,由于懸架和輪胎的彈性引起車輛振動,動力學方程有車體力平衡方程mczc-bc(zc-zt)+kc(zc-zt)+fb=0(1)車輪力平衡方程為mtz

        t-bc(zc-zt)-kc(zc-zt)+kt(zt-z0)=0(2)輪胎和地面之間力平衡方程fz=(mc+mt)g+kt(z0-zt)-fb(3)在水平方向,受到制動力矩和地面摩擦力的作用,車輛開始減速運動,動力學方程有車體力平衡方程mcv+ff+fa=0(4)車輪力矩平衡方程jwω-ffrw+tb=0(5)地面與輪胎之間的摩擦力ff=μ(s)fz(6)式中mc為四分之一簧載質量;mt車輪質量;kc懸架剛度;bc減振器阻尼;kt輪胎剛度;ff輪胎與路面之間的縱向摩擦力;fz輪胎所受的法向力;jw車輪的轉動慣量,jw=mtrw2;rw車輪的有效半徑,rw=r0-z0+zc;r0名義半徑;fa汽車所受的水平風阻力,fa=cafv2/4;fb慣性力引起的附加載荷,fb=2(mch/l)v;l軸矩;h重心高度;tb制動轉矩;μ(s)輪胎和路面之間的摩擦系數;v車體速度;ca空氣的阻力系數;af汽車的迎風面積。

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        輪胎模型在abs的研究中,采用的輪胎模型有多種形式,其中dugoff提出的模型便于計算且有足夠的精度[9],該模型用方程(7)來描述輪胎和路面間的摩擦力ffff=css/(1-s),css/(1-s)<μ(s)fz/2fzμ(s)-μ2(s)fz(1-s)/(4cs),css/(1-s)>μ(s)fz/2干路面時μ(s)=μ0(1-asvs)(8)濕路面時μ(s)=μ0exp(-vsvc);(9)式中cs輪胎縱向剛度,μ0純滾動時的摩擦系數,as附著力減小系數,vc與輪胎高度均方根保持相對恒定的特征速度。

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        液壓系統模型為了降低成本,目前的abs多采用高速開關閥進行控制,限制了連續控制和現代控制方法的應用。本研究采用直接作用的電液比例方向閥代替開關電磁閥,實現制動過程的連續控制,解決輪缸壓力波動較大的問題,液壓控制系統原理如示。

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        設主缸和輪缸的壓力分別為pm、ps,在增壓狀態下,主缸中的制動液經比例閥流向輪缸,進入輪缸的流量為q1=cda(xv)2ρpm-pssign(pm-ps)(10)在減壓狀態下,輪缸內的制動液經由比例閥的左位進入低壓蓄能器,流量為q2==cda(xv)2ρ(ps-pa)(11)因制動器的彈簧剛度很大,輪缸活塞的速度很小,略去這部分流量,可得簡化后輪缸的壓力變化率dpsdt=βeν(cda(xv)2ρpm-pssign(pm-ps)-cda(xv)2ρ(ps-pa)(12)式中cd閥的流量系數;xv比例閥閥芯位移;a閥的通流面積;ρ油液密度;βe油液的等效彈性模量。

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        基本控制原理控制器原理及結構由于汽車制動過程體現出較強的非線性和不確定性,因此基于模型的現代控制理論方法很難在abs中得到實施,而模糊控制方法,具有不依賴對象數學模型的特點,適用于復雜和非線性系統的控制,故本研究中采用這一方法對abs進行控制??偟目刂苹芈钒ㄗ罴鸦坡实挠嬎?、路面狀態識別和模糊控制器三部分。路面狀態識別通過車體減速度和車輪的角減速度以及他們的變化率來獲得,最佳滑移率發生在輪胎和路面摩擦力最大的時候,用來作為模糊控制器的參考輸入。模糊控制器控制滑移率以跟蹤參考輸入,使得輪胎和路面之間的摩擦力始終處于最大值附近??刂圃砣缢?。

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        為了使系統的輸出具有比較理想的特性,在基本模糊控制器的基礎上采用參考模型和模糊逆向模型的方法,以輔助信號來提高系統對外界環境和路面變化的自適應能力,原理如所示。

        根據文獻[6]參考模型取dsm(t)dt=-10.0sm(t)+10.0s*(13)式中s*整個系統的輸入值,即最佳滑移率;sm(t)參考模型的輸出。

        最佳滑移率的計算當汽車處在最佳滑移率狀態時,輪胎和路面之間具有最大摩擦力,即ffss=s*=0(14)對方程(7)求導,帶入干路面情況下摩擦系數的計算公式式式(8),經過簡化,略去s的3次方項,可得適用于干路面的最佳滑移率計算公式干路面s*μ0asv(4csfz+2μ0+μ0asv)

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        (15)在濕路面上,取式(9)的泰勒展開式的前兩項,得到μ(s)≈μ0(1-vcs)(16)比較式(8)和上式,可以得到as1vc(17)因此,式(15)既適合于干路面也適合于濕路面,濕路面時,用1/vc代替式中的as即可。詳細推導可參考文獻[7]。

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        路面識別原理根據文獻[8],用車體的減速度、車輪的角減速度及它們的變化率來判斷路面狀況,因為干路面上,車體減速度大于濕路面,假如測得的減速度值大于預先設定的值,則可以判斷目前的路面為干路面,否則為濕路面。當車在某一種路面上制動時,如果車輪角減速度和車體減速度的變化率大于或者小于設定的值,則可以判斷路面狀況發生了變化。研究中采用matlab軟件中基于有限狀態機理論的stateflow模塊來實現此功能。設定road=0.2為干燥路面、road=0.1為冰路面。

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        基于模糊控制的abs特性分析車速可測情況下abs的特性在已建立的受控對象數學模型基礎上,利用matlab采用的模糊控制器原理軟件的模糊控制工具箱,將前述模糊控制系統的數學模型轉換為計算機仿真模型。對汽車以22m/s的初速度在干燥路面上制動情況進行了仿真研究,結果如所示。從仿真結果可以看出,車輪的滑移率在整個制動過程中維持在最佳值0.2附近,附著系數也基本上保持在最大值附近,說明車輪一直都處于較理想的轉動狀態,保證了汽車制動時具有好的方向操縱性、穩定性和最佳的制動效果。同樣,采用本方法在路面突變時也能取得非常好的制動效果。

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        采用參考車速的abs系統特性前面研究表明,在能夠準確測量車速的情況,abs的制動效果非常理想。然而到目前為止,國際上還沒有實際可行的車速檢測方法及傳感器,所以在abs控制中都用估計的“參考車速”來代替汽車真實速度。文獻[5]提出了根據車輪制動力直接求取各個車輪參考車速的數值解析方法,參考車速的計算公式為v=-agμ(v)a-μ(v)h(18)當輪速ω已知時,滑移率s成為車速v的函數,即μ(s)=μ(v),式(18)是一個關于v的一階微分方程,應用四階龍格庫塔方法可以進行數值求解,所得結果為汽車制動過程中的參考車速。c為在制動過程,實際的車速和根據式(16)估算出的參考車速,可以看出,計算出的參考車速要略小于實際車速。

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        加速度信號實時校正參考車速abs特性研究由于abs系統本身存在不確定性,估計的車速總是存在偏差,影響了abs的制動效果,為了解決這一問題,新提出用加速度傳感器測出車體加速度作為加速度的參考值,使利用數值解法求得的加速度來逼近此參考值,校正參考車速、提高估計精度的方法。

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        結論分別在車速可測和不可測兩種情況下采用模糊控制方法對汽車防抱制動系統的特性進行了仿真研究,車速可測時abs在干路面制動過程仿真結果車速校正后的制動特結果表明,當車速能夠準確測得時,abs的效果會十分理想。如采用參考車速計算滑移率,制動初期效果較好,但隨著車速的降低,滑移率將偏離最佳值,低速時仍將出現車輪抱死的過程。采用新提出的用加速度信號對參考車速進行實時校正的方法,使在整個制動過程中,滑移率始終保持在最佳值附近,車輪始終不抱死,制動效果非常接近車速可測的理想情況,在目前沒有實際可行的車速檢測方法和傳感器的情況下,新的方法具有效果好、實際可行的優點。

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        亮相即告罄,冠德618聚惠狂歡節福利再加推 618大促即將來襲,相信人的購物車已經填的滿滿的了,就等著時間一到,開始剁手。想體驗618大促的心跳感何必等到6月18日,冠德石油近日推出回饋新老用戶的“618聚惠狂歡節”活動,讓車主們在618享受到優惠加油的多重福利。為了讓車主們盡早得到實惠,冠德石油提前一周放出優惠福利,讓人沒有想到的是,6月11日優惠福利推出的當天,瞬間秒殺,很多剛剛打開手機的車主們只好無奈的看著福利被搶光。說好的“年中大惠”就這么猝不及防的結束了嗎當然沒有,冠德豈能讓廣大消費者失望呢冠德618聚惠狂歡節還有一波福利等廣大

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