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制动控制系统的关键技术 1、制动的功能量问题
对于制动的功能量问题,液压操纵机构具有良好的可靠性和经济性。即使增加了防抱制动(ABS)功能后。传统的“油液制动系统”仍然占有优势地位。但是就复杂性和经济性而言,增加的牵引力控制、车辆稳定性控制和一些正在考虑用于“智能汽车”的新技术使基本的制动器显得微不足道。
当制动踏板踏下时。主缸就将等量的油液送到通往每个制动器的管路,并通过一个比例阀使前后平衡。而ABS或其他一种制动干预系统则按照每个制动器的需要对油液压力进行调节。目前,车辆防抱制动控制系统(ABS)已发展成为成熟的产品,并在各种车辆上得到了广泛的应用,但是这些产品基本都是基于车轮加、减速门限及参考滑移率方法设计的。另外,由于编制逻辑门限ABS有许多局限性,所以近年来在ABS的基础上发展了车辆动力学控制系统(voc)。结合动力学控制的最佳ABS是以滑移率为控制目标的ABS。它是以连续量控制形式,使制动过程中保持最佳的、稳定的滑移率,理论上是一种理想的ABS控制系统。
2、制动时滑移率控制方法
滑移率控制的难点在于确定各种路况下的最佳滑移率,另一个难点是车辆速度的测量问题。滑移率反应了汽车在制动过程中滑动成分的大小,对汽车的制动性能和操纵稳定性能都有很重要的影响,一般控制在15%-20%为宜。对以滑移率为目标的ABS而言.控制精度并不是十分突出的问题,并且达到高精度的控制也比较困难;因为路面及车辆运动状态的变化很大,多种干扰影响较大,所以重要的问题在于控制的稳定性,即系统鲁棒性,应保持在各种条件下不失控。
因此,发展鲁棒性的ABS控制系统成为关键。现在多种鲁棒控制系统应用到ABS的控制逻辑中来。除传统的逻辑门限方法是以比较为目的外,增益调度PID控制、变结构控制和模糊控制是常用的鲁棒控制系统,是目前所采用的以滑移率为目标的连续控制系统。模糊控制法是基于经验规则的控制,与系统的模型无关.具有很好的鲁棒性和控制规则的灵活性,但调整控制参数比较困难,就理论而言,基本上是靠试凑的方法。然而对大多数基于目标值的控制而言,控制规律有一定的规律。
3、汽车制动ABS/ASR应用
车轮的驱动打滑与制动抱死是很类似的问题。在汽车起动或加速时,因驱动力过大而使驱动轮高速旋转、超过摩擦极限而引起打滑。此时.车轮同样不具有足够的侧向力来保持车辆的稳定,车轮切向力也减少,影响加速性能。由此看出,防止车轮打滑与抱死都是要控制汽车的滑移率,所以在ABS的基础上发展了驱动防滑系统ASR)。ASR是ABS的逻辑和功能扩展。ABS在增加了ASR功能后。主要的变化是在电子控制单元中增加了驱动防滑逻辑系统,来监测驱动轮的转速。ASR大多借用ABS的硬件,两者共存一体,发展成为ABS/ASR系统。
目前,ABS/ASR已在欧洲新载货车中普遍使用,并且欧共体法规EEC/7 1/320已强制性规定在总质量大于3.5t的某些载货车上使用,重型车是首先装用的。然而ABS/ASR只是解决了紧急制动时附着系数的利用,并可获得较短的制动距离及制动方向稳定性,但是它不能解决制动系统中的所有缺陷。因此ABS/ASR功能,同时可进行制动强度的控制。
ABS只有在极端情况下(车轮完全抱死)才会控制制动,在部分制动时,电子制动使可控制单个制动缸压力,因此反应时间缩短,确保在任一瞬间得到正确的制动压力。近几年电子技术及计算机控制技术的飞速发展为EBS的发展带来了机遇。
车辆制动控制系统的发展主要是控制技术的发展。一方面是扩大控制范围、增加控制功能;另一方面是采用优化控制理论,实施伺服控制和高精度控制。
在第一方面,ABS功能的扩充除ASR外,同时把悬架和转向控制扩展进来,使ABS不仅仅是防抱死系统.而成为更综合的车辆控制系统。制动器开发厂商还提出了未来将ABS/TCS和VDC与智能化运输系统一体化运用的构想。随着电子控制传动、悬架系统及转向装置的发展.将产生电子控制系统之间的联系网络。从而产生一些新的功能,如:采用电子控制的离合器可大大提高汽车静止启动的效率;在制动过程中.通过输人一个驱动命令给电子悬架系统,能防止车辆的俯仰。
在第二个方面,一些智能控制技术如神经网络控制技术是现在比较新的控制技术。ABS/ASR并不能解决汽车制动中的所有问题.因此由ABS/ASR进一步发展演变成电子控制制动系统(EBS),这将是控制系统发展的一个重要的方向。但是EBS要想在实际中应用开来,技术的问题有待完善.另外系统的成本和相关的法规也是其投入应用的关键。
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