《汽车电子机械制动系统（EMB）制动器效能的数学建模与仿真研究》11000字（论文）

第第页汽车电子机械制动系统（EMB）制动器效能的数学建模与仿真研究目录TOC\o"1-2"\h\u25654摘要 1281541绪论 2118641.1研究背景及意义 2230911.2国内外研究现状 3158571.2.1国外研究现状 346671.2.2国内研究现状 6139511.3研究目的与主要内容 7182332电子机械制动系统工作原理 8147612.1EMB系统工作原理 8237882.2EMB系统执行机构工作原理 825903电子机械制动系统执行机构类型 10270163.1驱动电机 10211103.2减速增矩机构 1134813.3运动转换装置 1161714电子机械制动系统数学建模 13111994.11/4车辆制动模型的建立 13252244.1.1单轮车辆制动模型 1319184.1.2轮胎模型 1485384.2EMB执行机构模型 15193304.2.1无刷直流电机模型 15286764.2.2行星齿轮减速器模型 15151054.2.3滚珠丝杠与制动摩擦块模型 1631204.2.4执行机构整体建模 18120625带有ABS制动仿真结果对比 20153755.1ABS简介 20185595.2带有ABS控制策略的两种制动系统的仿真结果 2130995.3仿真结果对比 2715984总结与期望 2818471参考文献 28摘要车辆的制动性能是车辆安全性能的重中之重。全电化是汽车制动的一个前沿领域，正在飞速的发展中。随着自动紧急制动系统(AEB)和自动泊车(APA)等智能行车辅助科技的逐渐广泛应用,制动控制系统已经成为底层执行的关键部分,因此必须提高响应与操控性能。由于传统的制动系统已经无法适应这种更新要求，电子机械制动系统（ElectroMechanicalBraking简称EMB）应运而生。与传统液压制动系统相比，其具有制动器响应迅速、制动距离短、无需助力器、节省空间、节约能源等特点。本文介绍了一种新型车辆制动系统——电子机械制动系统的工作原理、研究现状及结构组成，并介绍了一种电子机械制动器的数学模型，最后通过MATLAB仿真结果，对电子机械制动系统与传统液压制动系统在高速高附着路面上，在带有ABS控制策略下的制动仿真结果进行分析及对比，阐明了这种制动系统的制动效果和特点。关键词：电子机械制动系统，工作原理，制动效果ADDINCNKISM.UserStyle1绪论1.1研究背景及意义随着我国当今社会发展和民众的生活水平的提升,越来越快速、便利、简单的交通运输方法和运输工具成为人们日常生活的选择,从而也导致车辆的销售总量逐年上升。根据中国汽车工业协会官方网站的公布数据,二零二一年我国品牌轿车市场占有率将达到百分之四十四,逼近历史上最好水准。同时中国也是全球最大的单体汽车市场。然而，随着汽车销量在增加人们出行便利的同时，交通安全问题也变得越来越严重。2019年，中国交通事故数量为24.8万起，同比增长1.1%。中国交通事故直接财产损失人民币高达13.46亿元。2020年，中国道路交通事故死亡人数为1.66万人。因此，车辆的安全性能对行人和驾驶员的生命安全和财产安全起着至关重要的作用。其中，车辆的制动性能是车辆安全性能的重中之重。制动，也就是通俗意义上的"刹车"，是一种能使得在运行中的车辆以及其他运输工具或机械降低速度或停止的动作。为了实施制动而在车辆及其他交通运输工具上装设主要由供能装置、控制装置、执行装置和一些辅件组成的装置，称为制动装置。随着电力电子技术的进一步发展，制动机也逐渐迈入新的领域。制动机不仅采用电信号传输制动指令，更开始使用电磁器件作为制动力的执行器。目前，全电化是汽车制动的一个前沿领域，正在飞速的发展中。而近年来,随着车辆电气化、智能化、网络化的趋势日益突出,这也对车辆制动系统提出了全新的技术需求。一方面,由于电动汽车一般使用再生制动系统,所以要求实现轮端摩擦刹车扭矩和发电机动力协调控制。这就需要对汽车轮胎端面的摩擦制动力进行独立控制，且能够精确调试;但是,随着自动紧急制动系统(AEB)和自动泊车(APA)等智能行车辅助科技的逐渐广泛应用,制动控制系统已经成为底层执行的关键部分,因此必须提高响应与操控性能。显然,由于传统的制动系统已经无法适应这种更新要求了,线控制动系统便应运而生。EMB是线控制动系统的一种，与电子液压是一种能够替代空气制动机的新型制动机。它制动力的来源直接由电机提供，推力又直接能够作用于闸瓦或闸片，其中电机能够响应制动电信号，中间不需要再通过空气阀路的转换、放大。电机械制动器是一种安全制动的制动器，可以用于常用制动和紧急制动，它一般由电机、螺旋机构、减速器等组成。电机械制动机的执行机构不仅能够将内部电机的转动，转化为摩擦片的平动，还能够实现减速增力、间隙调整等功能。电机械制动比起液压制动，具有明显的优势，不仅能够节约油路、阀类等装置的成本，更具有响应快速，体积小巧，便于检修等优势。是未来汽车制动技术的发展方向。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状国外知名的汽车零部件制造商已经对电子机械制动系统执行器进行了一定程度的研究且得到了许多研究成果。ContinentalTeves公司的Drott、RIETH等在二十一世纪初（2002年）申请了电机械制动器的结构专利，采用的是行星齿轮与滚珠丝杠组合的方式并驱动电机，是内置式的。西门子公司采用的电子机械制动器结构是把增力杠杆和滚珠丝杠组合起来，该方案采用将电机内置的方式，把滚珠丝杠与电机结合在一起，增力杠杆的存在让该结构可以达到自动调整间隙的效果。博世公司的KELLLER在二十一世纪初（2003年）申请了一种制动器结构，该结构带有电磁离合器。此方案属于电机外置式。控制方法对于EMB系统非常重要。闭环控制系统是一种具有反馈作用的回路，能够通过提高控制精度来精确输出制动力。ChristofMaron团队采用一种双闭环控制策略，主要是通过对制动力及转速的控制。1995年，ChristofMaron团队制定了电子机械制动系统控制算法开发测试标准，研究了执行器建模、汽车防抱死制动系统功能实现、制动间隙管理、电子控制单元开发、制动力控制等问题。MelbUniChrisLine团队在2007年改进了基于三闭环PI反馈控制的控制系统结构，增加了摩擦补偿、增益调度和反馈线性技术，实现了模型预测控制，优化了制动饱和、负载相关摩擦和非线性刚度对制动性能的影响，更好地利用电机转矩。任何制动系统控制策略的主要问题之一是，由于系统参数（路况、执行器动力学、轮胎工况等）的显著影响，将面临许多不确定性。RMorselli和RZanasi在2003年提出了一种电子机械制动系统的自校正控制。在汽车工业中，电子机械制动系统是液压制动器的有前途的替代品。在高度不确定的情况下，所提出的控制可以看作是一种最小搜索算法。只需要测量车轮角速度和粗略测量（或估计）制动片上的执行器制动力。通过仿真研究对所提出的控制方法进行了验证。JBöhm，SStölzl在2005年发明了一种电子机械制动系统，尤其是用于汽车的电子机械制动系统，其包括踏板模块和两个及两个以上制动模块。此外，还有一个中央控制模块。上述模块之间的连接可通过数据总线实现。在一个实例中，中央控制模块可以评估传感器系统的信号并检查它们的错误。此外，中央控制模块可发出相应的目标制动值，然后将其发送至制动模块。因此，制动模块为与车轮上电子机械制动器执行器确定适当的驱动信号，以实现驾驶员的制动意图。CTCao，DBaumann，DHofmann等人在2007年发明了一种机电盘式制动器，其具有可切换的自由轮，以便配置为停车制动器。可切换自由轮包括夹紧滚轮自由轮，其具有用于锁定制动器电机的电机轴的滚轮。电机的定位轴承和飞轮安装在电机外壳的盖子上，盘式制动器的所有电气连接都通过盖子布线。集成设计可以大大减少使用的组件数量。此外，借助本发明可以减小飞轮相对于电机轴的位置公差。TTamasho，MKubota，MTsukamoto等在2004年提出车辆的机电制动系统具有安装在车辆每个车轮上的制动执行器和用于控制每个制动执行器操作的控制器。制动执行器根据电机的操作，通过旋转运动转换机构通过一对制动片夹紧盘式转子。旋转运动转换机构由与电机的旋转轴整体连接的螺杆轴和与螺杆轴一起拧紧并与一对刹车片整体连接的滚珠丝杠构成。当车辆处于停止状态时，控制器驱动电机，使得在制动操作期间与球螺母的球接触的螺旋轴的普通使用区域面对在球螺母的端部形成的润滑剂孔。

JNell，PSkotzek等人在2004年发明涉及一种用于机动车的机电式驻车制动系统，包括制动器驱动装置，一种电子控制装置，用于将输入信号转换为相应的输出信号，以及停车制动器，该停车制动器由电机驱动，并可基于控制装置的输出信号进行控制。为了增强操作安全性，电子控制装置具有两个或多个并行工作的控制单元，以分别处理输入信号。FSchumann在2001年发明了一种带制动卡钳的电子机械式车轮制动装置，该制动卡钳由一个整体构成，带有一个齿轮壳体，其中容纳一个行星滚柱螺旋传动装置，用于将摩擦制动衬片压在制动盘上，以及一个锥齿轮副，用于驱动行星滚柱螺旋传动装置旋转。当摩擦制动衬片压在制动盘上时，为了使齿圈不受轴向作用在行星滚柱螺旋传动螺母上的力，该装置将伞齿轮副的齿圈以旋转固定和轴向移动的方式固定在螺母上，例如通过多槽轮廓，以及在刚性嵌入的齿轮壳体中用单独的轴向轴承支撑伞齿轮。JStaltmeir在2002年发明了一种电子机械制动拉紧装置，尤其是用于轨道车辆制动器的装置，包括用于拉紧和/或松开制动器的制动执行器和用于将制动执行器提供的能量转换为制动拉紧运动的功率转换器。根据本发明，功率转换器包括剪切力测量螺栓或制动杆，所述剪切力测量螺栓或制动杆布置在功率流中，并且具有至少一个用于直接或间接测量制动力的测量传感器。对于机电或电动操作的制动器，调整间隙会出现问题，因为对于这种制动器，不能使用为液压制动器提供的自动复位装置。调整时，必须首先确定制动器的中性位置，其中至少一个摩擦衬片非常接近。为此，BJurgen在2003年发明提供了一种检测制动器电流（I）的变化、制动器位置（φ）的变化以及系统刚度的变化，这些变化由制动器力导出，作为制动器位置的函数进行评估，以确定接触。DHShin，CPJeong等人于2018年提出了一种用于增加制动力的电子机械制动器。根据发明的一个实施例，用于增加制动力的机电制动器可以包括上刹车片、内刹车片和外刹车片，内刹车片可以通过旋转螺钉移动移动移动块来加压制动盘的内侧表面，外刹车片可以加压制动盘的外侧表面，上衬块还可以对圆盘上端的圆柱表面加压，因此制动力可以增加，因为与对圆盘的内侧表面和外侧表面加压的情况相比，通过对圆盘上端的圆柱表面加压可以进一步产生额外的制动力。BMichael，SJanos等人于2020年发明了一种电子机械制动系统，该系统包括一个制动执行器，该制动执行器具有一个用于将驱动力传递至制动片的动力传递装置，所述动力传递装置包括一个可旋转轴、一个带有锁止元件的耦合装置，其中，可以控制耦合装置，以使锁紧元件与可旋转轴啮合并阻止其旋转，或者使锁紧元件与可旋转轴分离，从而可旋转可旋转轴，以及可插入第一工具元件的第一插座，以使其与可旋转轴啮合并在旋转轴上传输旋转旋转轴。1.2.2国内研究现状近年来，国内也对电子机械制动系统系统技术进行了广泛、大量的研究。从1990年以来，中国大陆公司和万都公司等国外非常出名的零部件制造商在电子机械制动系统方案、控制策略、零部件和车辆测试方面进行了大量的开发工作。近年来，国内的知名高校，如清华大学、吉林大学、同济大学等也在电子机械制动仿真与台架验证等方面取得了一定进展。广州机械科学研究院的黄渊芳和南京航空航天大学的翁建生与金智林在2010年从现有的电子机械制动系统执行机构的结构及控制算法等进行了详细分析，提出了现有机械结构方面存在的问题，并预测了未来发展方向。李静，张健等在2011年针对电子机械制动车辆，开发了基于目标ECU的车辆稳定性控制（VSC）系统软件。分析了软件的功能，建立了开发框架和软件流程图。用C语言的手写代码编写了一个程序。建立了基于XPC目标和CAN网络的半实物仿真平台。通过半实物仿真平台验证了VSCECU与EMB系统的匹配性能和VSC系统的控制有效性。广西大学的杨伟强在2014年建立了一种EMB制动系统的模型，并且设计了一种自整定模糊PID控制器，在ABS控制要求下，先与无ABS控制的制动模型对比，最终得出其设计的控制器能有效弥补其他控制策略的不足，如PID控制和模糊控制，使电子机械制动系统制动性能显著提高，且验证其具有较强的路面识别特性。西华大学黄钰在2016年为一款轻型轿车设计了一种电机械制动执行机构，并用两种控制方法解决了电机的电流环动态耦合问题，搭建了基于电机械制动系统的仿真模型，验证了基于滑移率的模糊滑模控制策略的有效性，对车辆制动的稳定性和安全性有一定的提升。合肥工业大学的朱学青于2019年设计了一种电机械制动系统的结构，并对其结构设计提出了要求。在MATLAB/Simulink中对电机械制动系统构件间的力学关系建立仿真模型。然后对电机械制动控制策略进行相应的研究，对制动间隙的消除做出一定的改善，并在其基础上增加了ABS防抱死控制，提高了车辆制动的安全性，并验证了可行性。齐刚，泛亚汽车技术中心有限公司的高级工程师，在2021年设计了一套后轮EMB制动钳。基于卡钳刚度建立了电子机械制动系统卡钳夹紧力的控制模型。分析了EMB卡钳对不同制动力要求的响应特性，并进行了台架试验和验证。研究了制动钳刚度对控制效果和夹紧力的影响，为后续EMB制动钳夹紧力的精确控制的实现提供了改进方向。总而言之，国内在电子机械制动系统的研究上与国外还有很大差距，实现电子机械制动系统广泛化还有很长的路要走，仍须付出更加艰辛的努力。1.3研究目的与主要内容由于我国经济发展稳步向前，人们的生活质量有了很大的提高，对汽车安全性要求也逐渐提出了更高的要求。为了提高汽车的汽车制动性能，各科研场所和零部件商有必要对汽车电子机械制动系统进行深入研究，不断对制动性能进行优化和改善。近年来我国新能源汽车发展迅猛，预计在2030年将有高达百分之四十的交通工具比例。新能源汽车利用电动机取代燃油机，噪声更低，效率更高。但大多数车辆仍然使用传统气压或液压助力来转向和制动，这一过程涉及多种能源转换，由于多种转换的复杂性，肯定会造成矩大的能源损耗。且这种损耗将伴随汽车的运行存在下去，影响甚远。若采用线控制动系统，如EMB，不但可以在平时不耗能，只在制动时耗能，还可以减少能量转换过程中的损失。因此对新型汽车电子制动系统展开分析研究,是顺应了电动汽车的时代发展要求。论文的主要内容包括：介绍EMB系统工作原理。介绍不同类型EMB执行机构与其优缺点。介绍了一种电子机械制动系统的数学建模，并在一定条件下通过MATLAB仿真结果，对相同参数车辆在制动时电子机械制动系统与传统制动器制动效果分析及对比。2电子机械制动系统工作原理2.1EMB系统工作原理汽车EMB制动系统的组成较为复杂，首先是安装在车轮上的执行器，然后是执行器上的控制器，再到中控单元、踏板、电源以及各种类型的传感器（如踏板位移传感器、踏板力传感器、电流传感器等）以及辅助安全系统（ABS防抱死刹车系统、ASR驱动防滑系统、VSC车身稳定控制系统、TCS牵引力控制系统等）。可以反应汽车运动工况的信息随时被各种传感器所收集，并按照相应的算法和逻辑进行处理，根据辅助安全系统的控制指令，输出制动信号，传递给车轮上执行机构。如图2.1所示。图2.1整车EMB制动系统的结构简图2.2EMB系统执行机构工作原理电子机械制动执行机构主要为电子机械制动执行器和电子机械制动控制器。首先由中央制动单元输出一个控制控制器的信号，控制器接收到信号后通过一定的算法，及时处理此信号然后输出一个目标电压信号，随即电动机接收此信号后起动，产生相应大小的目标力矩，再经传动装置，将目标制动压力输出给执行机构，完成车轮单独的制动。如图2.2所示。图2.2车轮EMB执行机构结构图EMB执行器的工作原理是：制动踏板模拟器接收到制动指令后，制动系统控制器输出一个制动信号，电机随即运动，执行机构中的减速器机构随电机一起运动，目标力矩经过减速器减速增矩后，经过执行机构中的运动转换装置，把电机产生的旋转运动转换为制动块的平动，最终把输出的扭矩转换为车轮上制动器的夹紧力，完成制动。制动过程期间，制动系统控制器实时检测转子位置、电路电流以及车速、轮速等。如图2.3所示。图2.3电子机械制动系统原理图3电子机械制动系统执行机构类型执行机构对于电子机械制动系统来说是重中之重，它主要包括驱动电机、减速增矩机构和运动转化机构等几个部分组成。不同的机构具有不同的类型，其性能和优缺点也大不相同。选择合适的执行机构，对于电子机械制动系统的制动性能至关重要。本节主要介绍几种执行机构组成部分的结构类型，并进行对比。3.1驱动电机对于电子机械制动系统来说，驱动电机是整个电子机械制动系统的核心部件，它直接影响制动性能。而对于制动要求高的电子机械制动，制动系统的制动器功率需求较高，因此12V或24V的汽车电压不能维持这种需求。建立42V电压系统机构尤为关键。发展至今，EMB系统上主流的三种驱动电机优缺点如表3.1所示。表3表3.1各类电机的优缺点由表可知，无刷直流电机由于其结构不复杂、启动转矩大、效率高的特点相比于其他电机更符合要求。3.2减速增矩机构图3.1减速增矩机构示意图电动机需要通过减速增矩机构将低转速高转矩的运动转化为高转速低转矩的运动并输出。常用的减速增矩机构优缺点如表3.2所示。表3表3.2各类减速器的优缺点由表可知，行星齿轮机构相较于其他减速机构来说，有更稳定的运动性能及抗冲击性能，且精度较高，更符合要求。3.3运动转换装置图图3.2运动转换装置运动转换装置作用是把输出的旋转转换成直线运动，从而推动活塞，带动制动钳松开和压紧制动盘。几种常用的运动转换装置机构优缺点如表3.3。表3表3.3各类运动转换装置优缺点由表可知，滚珠丝杠副由于其有较高的效率和稳定性、使用寿命长、使用精度高的特点，相较于其他转换装置更符合要求。4电子机械制动系统数学建模本节将主要介绍一种由无刷直流电机，行星齿轮机构及滚珠丝杠机构组成的电子机械制动系统执行机构的数学模型。4.11/4车辆制动模型的建立4.1.1单轮车辆制动模型在汽车制动过程中，由于路况和环境等因素，会受到许多外力影响，有着非常复杂的动力学关系，因此，采用简化的单轮模型（假设车轮载荷为常数，忽略了风阻、滚阻等影响）。通过简化的1/4车辆动力学方程可以如图4.1所示：图4.1单轮车辆制动图示车辆动力方程：车轮运动方程：车轮纵向摩擦力：其中m——整车质量（kg）——地面法向反力（N）μ——附着系数——车轮转动惯量（kg∙m2）——车轮角加速度（rad/s2——制动力矩（N∙m）——汽车速度（m/s）——地面摩擦力（N）4.1.2轮胎模型车辆的运动过程源于轮胎与地面之间产生的力，如制动力和驱动力，回正力矩、侧倾力及测偏力，这些力与摩擦系数、行驶速度、侧偏角和滑移率等因素有关。将轮胎模型根据路面附着系数的大小分为高附着系数、中附着系数、低附着系数三种。本文选用高附着系数下的轮胎模型（峰值附着系数0.92，滑动附着系数0.7327），如图4.2所示。图4.2轮胎模型4.2EMB执行机构模型4.2.1无刷直流电机模型电机控制器根据制动控制系统输入的控制信号，将目标电流输入给电机，即其中——线圈端电流（A）——控制信号与之间的转换系数(A/V)——控制信号（V）电机内部电磁驱动转矩为：其中——电磁驱动转矩（V）——电机的转矩常数转子的动力学模型为：其中——转子的转动惯量（kg∙m2）——转子转过的角度（rad）——转子转动的阻尼系数——转子的等效扭转刚度（N∙m/rad）——电机转动的阻力矩（N∙m）电机输出力矩为4.2.2行星齿轮减速器模型选用行星减速器，以行星架作为输出构件，太阳轮作为输入构件，将行星轮的转动惯量及阻尼等效在行星架上，并对输出构件（行星架）做动力学分析，得：其中——转动惯量（kg∙m2——阻尼系数——转过的角度（rad）——传动比——扭转刚度（N∙m/rad）——阻力矩（N∙m）其中：——减速器输出力矩（N∙m）4.2.3滚珠丝杠与制动摩擦块模型减速器将电机的旋转运动转化为丝杠的直线运动。则其中——螺母转过的角度（rad）——推杆的位移（m）——导程（mm）滚珠丝杠螺母所受力矩关系为：其中——螺母转过的角度（rad）——粘性摩擦系数——螺母的转动惯量（kg∙m2）——等效扭转刚度（N∙m/rad）——阻力矩（N∙m）——减速机构的输出力矩（N∙m）其中：式中——滚珠丝杠驱动力矩（N∙m）——轴向预紧力（N）螺杆与摩擦块的运动微分方程为：式中——摩擦块的质量（kg）——滚珠丝杠的驱动推力（N）——螺杆的质量（kg）——螺杆、摩擦块与制动盘接触的等效弹性刚度其中：为EMB系统的制动力。制动器制动力矩为：其中——制动盘等效作用半径（m）——制动器制动因数4.2.4执行机构整体建模电子机械制动系统主要由驱动电机（无刷直流电机）、减速机构（行星齿轮减速器）及运动转化机构（滚珠丝杠）等组成，前面几节主要对各部分进行分析与数学模型的建立，并由此推导出各部分的传递函数。驱动转矩与控制信号之间的传递函数为：电机的输出与驱动转矩之间的传递函数为：减速器输出转矩与电机输出转矩之间的传递函数为：运动转换机构输出转矩与减速器输出转矩之间的传递函数为：与EMB系统制动力与运动转换机构输出转矩之间的传递函数为：其中——电机的滚阻力矩（N∙m）——滚珠丝杠的滚阻力矩（N∙m）——行星减速器的滚阻力矩（N∙m）5带有ABS制动仿真结果对比汽车在高速行驶时紧急刹车非常容易造成危险事故。为了检验和对比带有ABS控制策略的两种制动系统在汽车高速紧急制动工况下的工作性能，本节将上述电子机械制动系统执行机构模型在某种控制方法下与传统液压制动系统在水平良好的峰值附着系数为0.92，滑动附着系数为0.7327的高附着路面上以27.8m/s的初速度制动，在MATLAB的仿真结果分析及对比。在以下仿真中会用到的参数如表5.1所示表5.1仿真参数符号名称数值符号名称数值车轮质量364总质量（满载）1800φp峰值附着系数0.92φ滑动附着系数0.7327s目标滑移率0.2V初始车速27.8m/s轴距2.807车轮滚动半径0.268车轮转动惯量kg∙12g重力加速度m/9.85.1ABS简介ABS，即汽车防抱死系统，是一种车辆主动安全装置。能够通过自动调节车轮制动力，在制动过程中防止车轮发生抱死现象而容易导致事故发生，使得车辆在行驶过程中的转向操纵性和侧向稳定性得到有效保障。对提高车辆安全性，减少交通事故发生，具有重大意义。在制动过程中，车轮之所以会发生抱死现象，是因为轮胎也地面间的摩擦力不足，如果不能完全制动，车轮就会在路面上滑移。想要在制动时保持良好的行驶性能，就要合理利用路面与轮胎端面间的附着力。附着力大小主要由汽车在路面上的垂直载荷与轮胎端面和路面间的附着系数限制，其中附着系数的影响最大。附着系数与车轮滑移率关系如图5.1所示。图图5.1附着系数与轮胎滑移率关系曲线当滑移率时为制动非稳定区域，当滑移率时为制动非稳定区域。当车轮滑移率控制在左右（图中阴影部分），便可获得最大的总线附着系数和侧向附着系数，是最理想的控制效果。当汽车在高速紧急制动，容易发生车轮抱死，所以ABS的作用就是把轮胎的滑移率控制在百分之二十左右，让车轮能产生最大的制动力。5.2带有ABS控制策略的两种制动系统的仿真结果分别给传统汽车液压制动系统及上述电子机械制动系统加装ABS控制策略，传统液压制动系统仿真结果如图5.2-5.5所示、电子机械制动系统仿真结果如图5.6-5.9所示。传统液压制动系统仿真结果如图5.2-5.5所示。图5.2图5.2滑移率图5.3车轮制动力矩的时域曲线图5.3车轮制动力矩的时域曲线图5.4车辆车轮减速度图5.4车辆车轮减速度图5.5车速、轮速图5.5车速、轮速对于传统液压制动系统：从滑移率图可以看出，在接近0.7s的制动初期时，滑移率接近目标滑移率0.2附近，紧随其后，增加到目标值的过程比较缓慢，紧随其后，增加到目标值的过程比较缓慢。但是在大部分制动过程中（0.8s至3.2s左右），滑移率稳定在目标滑移率附近。制动后期（3.2s以后），滑移率发生了发散性振荡。从制动器制动力矩曲线，可以看出在制动初期，制动力矩迅速升高至1400N.m附近，随后在1000N.m附近振荡，最后在3.6s时减小至0。从汽车车轮制动减速度曲线可以看出，在制动初期，制动减速度迅速升高至9m/s2附近（约0.6s），随后稳定振荡，最终在3.6s时减小至根据车轮、轮速曲线图，在制动器响应时间内，车速和轮速大小比较接近，轮速与车速随着制动力矩的增大而减小，其中车速降低较慢，在大多数制动过程中，轮速与车锁都以线性规律下降，在制动末期有小幅度振荡，总制动时间大约在3.6s。电子机械制动系统仿真结果如图5.6-5.9所示。图5.6滑移率图5.6滑移率图5.7车轮制动力矩的时域曲线图图5.8汽车减速度图5.9车轮、车速对于电子机械制动系统：由仿真结果可得，在经历了0.4s作用的制动初期时间，滑移率距离目标滑移率的数值越来越接近，紧随其后，增加到目标值的过程比较缓慢。但是在大多数制动时间中能够将滑移率稳定在目标滑移率附近。制动后期，对于滑移率的控制发生了发散性振荡。从制动器制动力矩图中，我们可以看出系统能将制动力矩在0.3秒左右的时间快速达到900N.m并且稳定下来，在制动后期制动力矩调节的幅度愈来愈大。在高附着系数路面下，在制动过程的大多数时间中，制动的减速度都能在最大减速度附近稳定(约0.4s)，制动过程的后期产生单向波动。根据车轮、轮速图，在制动器响应时间内，车速和轮速大小几乎相同，轮速与车速随制动力矩的增大而减小，其中车速降低较慢，在大多数制动过程中，轮速与车锁都以线性规律下降，总制动时间在3.5s内，大约在3.4s。5.3仿真结果对比表5.2仿真结果对比表传统液压制动系统电子机械制动系统时期项目制动初期制动中期制动末期时期项目制动初期制动中期制动末期滑移率在0.7s左右接近目标滑移率稳定在目标滑移率附近在3.5s左右发散性振荡滑移率在0.4s左右接近目标滑移率稳定在目标滑移率附近在2.7s左右发散性振荡制动器制动力矩在0.6s左右升高至最大制动力矩（1400N.m）附近稳定在1000N.m附近振荡在3.6s左右减小至0制动器制动力矩在0.3s左右达到最大制动力矩（1000N.m）附近稳定在900N.m附近振荡制动力矩调节幅度越来越大汽车减速度在