客车电子制动系统制动力分配控制算法

1、客车电子制动系统制动力分配控制算法答辩人 ：李伟 学 号：2011422053 导 师 ：宗长富 教授目录论文内容123课题意义及国内外研究现状主要研究内容软件仿真验证4实验台实验验证5研究展望课题来源国家自然科学基金项目。课题意义1.课题意义及国内外研究现状EBS系统响应快，制动距离短合理的制动力分配集成ABS,ASR,ESP等功能完善的故障诊断功能客车安全现状客车交通事故频发人员伤亡和财产损失呈增长态势气压制动系统制动响应时间长制动力分配不合理1.课题意义及国内外研究现状EBS系统国外研究现状国内研究现状BOSCH公司与SCANIA公司合作开发EBS系统； WABCO和Knorr均于199

2、6年推出EBS产品目前EBS系统集成了ABS,ASR,ESP等多种控制功能欧洲装车率60%，北美预计2015年装车率达到60%吉林大学，同济大学，浙江瑞立集团和浙江万安集 团进行了结构及控制算法相关研究目前暂无成熟产品大金龙全系客车车型、欧曼等产品开始装备国外公 司EBS系统1.课题意义及国内外研究现状制动力分配国外研究现状国内研究现状1989年由Nissan公司提出, BOSCH、WABCO和 Knorr等公司均推出产品目前，主要采用基于前后滑移率和减速度及基于 载荷的算法，且集成了缓速器制动、发动机制 动等多种控制功能吉林大学，清华大学和浙江万安集团等进行了 相关研究推出了基于ABS系统的

3、制动力分配功能对比分析在制动力分配技术方面，国内在如下方面存在较大差距：1.相同制动过程制动距离受载荷影响2.前、后摩擦片磨损量不一致，无法同时更换3.仅针对传统制动系统紧急制动工况1.课题意义及国内外研究现状避免车辆载荷和质心位置变化的影响避免载荷转移的影响车辆减速度不受载荷影响车辆减速度不受热衰退、水衰退影响尽快均衡摩擦片磨损量避免压力调整导致的总制动力变化符合制动法规对制动力分配的要求制动力分配减速度控制摩擦片磨损控制2.研究内容研究目标安全性减轻负担方便维护研究内容理想制动力分配减速度控制摩擦片磨损控制算法开发算法验证客车模型制动实验台仿真验证硬件在环2.研究内容制动力分配动态分配前、

4、后轮制动力制动力分配模块制动器模型车辆载荷各轮垂直载荷Fzi制动力Fx11制动力Fx12制动力Fx21制动力Fx22制动压力P11制动压力P12制动压力P21制动压力P222.研究内容-控制算法设计踏板开度制动力分配动态分配前、后轮制动力2.研究内容-控制算法设计滑移率反馈定义 为前、后轮最大滑移率的差值，即根据滑移率差值调节制动压力为减速度控制相同踏板开度产生相同减速度减速度控制模块总制动力计算模块目标制动强度Z=f( )实际制动强度反馈Z制动强度Z1（Z）各轮垂直载荷Fzi理想总制动力Fx2.研究内容-控制算法设计减速度控制相同踏板开度产生相同制动强度2.研究内容-控制算法设计制动强度反馈

5、以车辆目标制动强度Z()与实际制动强度Z的差值为控制参考量，调整目标制动强度为根据滑移率差值调节制动强度为摩擦片磨损控制均衡摩擦片磨损总制动力分配制动器模型理想总制动力Fx各轮垂直载荷Fzi制动力Fx11制动力Fx12制动力Fx21制动力Fx22制动压力P11制动压力P12制动压力P21制动压力P22未磨损轮制动力分配磨损信号Fxi1Fxi22.研究内容-控制算法设计2.研究内容-控制算法设计3.软件仿真验证仿真验证工况选择参考实车实验条件及相关法规，仿真工况如下：附着系数初始车速制动过程载荷工况设置验证参数高附着0.7770km/h直线制动发动机断开匀速增加踏板开度空载满载正常制动前轮/后轮

6、衬片磨损制动强度利用附着系数制动距离低附着0.2340km/h常规制动时利用附着系数前轮磨损时利用附着系数后轮磨损时利用附着系数制动强度3.软件仿真验证空载制动强度3.软件仿真验证满载常规制动时利用附着系数前轮磨损时利用附着系数后轮磨损时利用附着系数EBS硬件在环仿真实验台1.硬件：传统气压制动系统、基础台架、制动信号传感器、比例继动阀、桥控阀、ABS电磁阀、轮速模拟电机、轮速传感器、工控机、上位机电脑等。2.软件：XPC-Target实时仿真工具，15自由度客车模型。3.功能：控制算法硬件在环验证，关键部件功能检测。实验台搭建4.实验台验证EBS硬件在环实验台总体结构图实验台搭建4.实验台验

7、证整车动力学模型框图车辆数学模型搭建1.基于MATLAB/Simulink平台，搭建了15自由度客车整车动力学模型。7个车体运动自由度纵向运动、侧向运动、横摆运动、4个车轮转动8个轮胎松弛自由度4个轮胎纵向松弛量、4个轮胎侧向松弛量。2.模块化建模方法4.实验台验证4.实验台验证车辆数学模型验证附着系数初始车速制动过程载荷验证参数对标车型高附着0.7770km/h直线制动发动机断开0.1Mpa/s增压至0.7Mpa空载满载车速/轮速、制动减速度制动力Trucksim相应车型低附着0.2340km/h仿真验证工况选择参考实车实验条件及相关法规，仿真工况如下：模型空载仿真曲线车速/轮速Trucks

8、im空载仿真曲线车速/轮速模型满载仿真曲线车速/轮速Trucksim满载仿真曲线车速/轮速4.实验台验证车辆数学模型验证比例继动阀压力响应比例继动阀滞环特性桥控调节器压力响应桥控调节器控制周期测试4.实验台验证EBS关键部件测试4.实验台验证硬件在环实验工况选择参考实车实验条件及相关法规，仿真工况如下：附着系数初始车速制动过程载荷工况设置验证参数高附着0.7770km/h直线制动发动机断开匀速增加踏板开度空载满载正常制动前轮/后轮衬片磨损制动强度利用附着系数制动压力制动强度曲线正常制动压力曲线4.实验台验证控制算法实验台实验验证制动强度曲线前轮磨损制动压力曲线4.实验台验证控制算法实验台实验验证制动强度曲线后轮磨损制动压力曲线4.实验台验证控制