電磁-液壓復合制動系統(tǒng)防抱死控制技術研究.pdf

1、目前，乘用車主要依靠液壓助力進行摩擦制動，這種制動方式存在幾方面的問題:由于制動系統(tǒng)的過度磨損，導致維修成本升高和有害粉塵的產生;長時間制動引起的熱衰退，致使制動性能下降甚至是失效;制動介質慣性及復雜的制動管路使得制動反應遲鈍;電控技術的飛速發(fā)展使得車輛的各種智能制動控制功能（如ABS\TCS\ESP\ACC\EBD）集成更加容易的同時，也導致反應遲鈍的傳統(tǒng)液壓制動機構與高速的電控單元在匹配上出現了偏差。
　　為了解決傳統(tǒng)液壓制動

2、系統(tǒng)存在的問題，非接觸的電磁制動（為了區(qū)分電動汽車上采用的電動機制動技術，本文所指的電磁制動特指電渦流制動，下同）無疑是一種可供選擇的制動方式。電磁制動沒有摩擦，反應比摩擦制動更迅速，集成控制更簡單，高速制動效果更好。但是，單一的電磁制動也存在缺點，如制動需要較大的勵磁電流;缺少失效安全控制功能;純電磁制動的防干擾能力不能完全保證制動系統(tǒng)的安全性;附加大容量蓄電池也增加了車輛的負荷等。
　　為了充分利用液壓制動和電磁制動的優(yōu)點，屏

3、蔽各自的缺點，國內外一些專家學者提出了將現有電磁制動系統(tǒng)與液壓制動系統(tǒng)進行機構合成，開發(fā)電磁-液壓復合制動系統(tǒng)的設想。本文在充分調研與分析電磁-液壓復合制動技術研究進展的基礎上，提出了“電磁-液壓復合制動系統(tǒng)防抱死控制技術研究”的創(chuàng)新研究方向?；诖?，本文主要進行了以下幾方面的研究工作:
　　首先，調研了國內外各研究機構及學者在電磁-液壓復合制動系統(tǒng)方面的研究成果和進展，總結歸納了這些研究成果的創(chuàng)新點、取得的主要成績和存在的不足，

4、分析了電磁-液壓復合制動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢及其關鍵技術，為進一步研究打下了基礎。
　　其次，選擇捷達轎車的制動系統(tǒng)為研究對象，進行了電磁-液壓復合制動系統(tǒng)設計與理論分析，確定了電磁-液壓復合制動系統(tǒng)的設計原則和設計方案，為了解決復合制動系統(tǒng)依然存在的的熱衰退及熱失效問題，創(chuàng)新地提出了電磁與液壓制動共用一個復合制動盤的結構形式，詳細闡述了其工作原理和設計優(yōu)點，并以此結構形式為研究對象，進行了復合制動系統(tǒng)設計參數的優(yōu)選，建立了描述電磁-液

5、壓復合制動系統(tǒng)完整的數學模型，并進行了車輛動力學特性分析。
　　為了提升電磁-液壓復合制動防抱死控制系統(tǒng)對復雜路面的識別能力，利用電磁制動方便可靠，響應速度快，控制精度高的優(yōu)點，進行了路面實時觀測估算與控制策略的研究。通過對“電磁制動力矩-速度特性曲線”進行臨界速度的確定、分區(qū)建模、試驗修正以及車輛動力學分析，以Matlab和Labview為軟件平臺，編寫了路面識別實時觀測與估算程序，實現了復合制動系統(tǒng)控制器對路面狀況的精確識別。

6、
　　依據建立的數學模型，采用滑模變結構控制原理，定義了復合制動系統(tǒng)滑?？刂频幕Ｃ?，通過在切換函數中引入跟蹤誤差積分項，設計了以最佳滑移率為控制目標的滑模變結構控制器，提高了跟蹤精度。通過仿真軟件模擬瀝青路面和冰雪路面，進行了傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)與電磁-液壓復合制動系統(tǒng)的性能對比仿真分析，驗證了電磁-液壓復合制動系統(tǒng)在提升車輛制動系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少制動距離和制動時間方面的優(yōu)點。
　　最后，考慮到電磁-液壓復合制動系統(tǒng)是一個多學

7、科復雜的非線性系統(tǒng)，影響其性能的因素是非常復雜的，為了降低開發(fā)成本，提高研究效率和質量，本文建立了硬件在環(huán)仿真平臺，在多種路面條件下對復合制動系統(tǒng)進行了硬件在環(huán)制動防抱死控制技術研究。
　　本文的創(chuàng)新點在于:
　　(1)為了克服液壓防抱死制動系統(tǒng)反應速度慢，摩擦磨損以及熱衰退的缺點，在總結分析了國內外電磁-液壓復合制動系統(tǒng)研究進展的基礎上，提出了在燃油動力汽車或混合動力汽車上，將電渦流制動與液壓制動相復合，進行電磁-液壓復合

8、制動防抱死控制技術研究的方向（區(qū)別于電動汽車上采用的電動機制動與液壓制動相復合的制動方式）。同時，以捷達轎車的制動系統(tǒng)及車輪參數為研究對象，建立了電磁-液壓復合制動系統(tǒng)研究理論體系（如設計原則及方案、工作原理及參數優(yōu)選、數學模型的建立等）。
　　(2)針對目前電磁-液壓復合制動系統(tǒng)集成方式存在的弊端（如結構尺寸大，集成度低，制動熱失效），提出了電磁與液壓制動共用一個復合制動盤的系統(tǒng)設計方案，使得復合制動系統(tǒng)的結構更緊湊，集成度更高

9、，同時滿足了電磁與液壓兩種制動方式對不同制動盤材料的要求，在提高制動力矩的同時，有效降低了制動熱失效的隱患。
　　(3)在電磁-液壓復合制動系統(tǒng)中，提出了以液壓制動力矩為基礎，利用電磁制動力矩調節(jié)車輛ABS，實施防抱死控制的新思路。開發(fā)了電磁-液壓復合制動系統(tǒng)滑模變結構控制策略。在控制過程中，利用電磁制動方便可靠，響應速度快，控制精度高的優(yōu)點，進行了路面實時觀測與估算算法的研究，并編寫了路面識別觀測與估算程序，使得防抱死控制程序與