汽車電磁制動與摩擦制動集成系統(tǒng)控制技術(shù)及性能研究.pdf

1、目前，轎車制動系統(tǒng)仍主要以“油液制動系統(tǒng)”為主，即使增加了ABS、TCS等系統(tǒng)，油液制動占主導(dǎo)地位的現(xiàn)狀仍未得以改變。雖然安裝有ABS的汽車能有效地防止車輪抱死、縮短制動距離，但對于因頻繁制動或者下長坡制動而引起的“熱衰退”現(xiàn)象并未得到改善。因此，在轎車上除摩擦制動系統(tǒng)外，增加一套電磁制動系統(tǒng)，通過兩套制動系統(tǒng)的配合使用來改善轎車制動性能是一種可能的技術(shù)途徑。為此，研究電磁制動與摩擦制動集成系統(tǒng)有著非常重要的意義。目前國內(nèi)外雖然已有一些

2、電磁制動研究，但多數(shù)是面向客車或貨車的電渦流緩速器，而少數(shù)面向轎車的電磁制動方面研究均沒有考慮兩套制動系統(tǒng)的聯(lián)合控制，且研究多以微縮模型為主，尚未有對轎車電磁制動與摩擦制動集成化研究的相關(guān)報道。針對這些問題，本文做了如下工作：
　　 首先，提出電磁制動與摩擦制動集成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置方案，并詳細(xì)介紹電磁制動與摩擦制動集成系統(tǒng)在某型轎車上的布置方法。根據(jù)所提出的電磁制動與摩擦制動集成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置方案，給出簡化后的集成系統(tǒng)單輪制動模型

3、。
　　 采用優(yōu)化設(shè)計方法，以提高汽車制動力矩為目標(biāo)，分析電磁制動與摩擦制動集成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)對制動力矩的影響規(guī)律，應(yīng)用提出的集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)分析方法，分析不同結(jié)構(gòu)參數(shù)方案，利用Mathematica和Maltab軟件進(jìn)行了計算和仿真分析，獲得最佳的電磁制動與摩擦制動集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和安裝參數(shù)方案。
　　 考慮到磁感應(yīng)強度的獲取對電磁制動器的控制及其力矩計算至關(guān)重要，而目前已有的磁感應(yīng)強度計算公式過于復(fù)雜，不適于工程應(yīng)用

4、。為此根據(jù)位勢理論和Maxwell方程，建立電磁制動器在制動盤某點處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度預(yù)測模型。針對某一結(jié)構(gòu)的電磁制動器在制動盤上所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度進(jìn)行了分析計算，對不同磁極長度、磁極寬度、磁極面與制動盤間距下的磁感應(yīng)強度進(jìn)行了預(yù)測，通過Ansoft Maxwell2D/3D軟件進(jìn)行了磁場分析。
　　 基于獲得的結(jié)構(gòu)參數(shù)方案，提出通過PWM調(diào)節(jié)電磁制動器線圈通電電流從而改變集成系統(tǒng)總制動力矩的控制方法。利用Proteus仿真軟件，

5、結(jié)合建立的系統(tǒng)控制模型和控制策略對汽車制動性能進(jìn)行仿真，證明所提出的PWM調(diào)節(jié)方法的可行性。
　　 分別基于模糊控制理論和最優(yōu)化控制理論構(gòu)建電磁制動與摩擦制動集成系統(tǒng)控制模型。其中，基于模糊控制理論，提出采用控制電磁制動器線圈電流大小的模糊控制策略。在控制策略中以車輛滑移率為輸入量，以電磁制動器線圈通電電流為輸出量，設(shè)計系統(tǒng)模糊控制器。并以某一安裝有電磁制動與摩擦制動集成系統(tǒng)的轎車為應(yīng)用實例，運用Matlab/Simulink軟

6、件對系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析?；谧顑?yōu)化控制理論，利用Matlab/Simulink軟件設(shè)計電磁制動與摩擦制動集成系統(tǒng)、最優(yōu)反饋K以及摩擦制動器制動力矩，并由此得到聯(lián)合制動力矩值。
　　 根據(jù)電磁制動與摩擦制動集成系統(tǒng)原理，結(jié)合汽車的性能特性，設(shè)計電磁制動與摩擦制動集成系統(tǒng)測試臺架，基于LabVIEW軟件設(shè)計了采集系統(tǒng)軟件。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了聯(lián)合制動力矩、電磁制動力矩及摩擦制動力矩關(guān)系分析、不同參數(shù)對集成系統(tǒng)聯(lián)合制動力矩影響分析等多項試

7、驗。
　　 最后，為了使電磁制動與摩擦制動集成系統(tǒng)更有利于在不同車型上匹配與應(yīng)用，提出電磁制動與摩擦制動集成系統(tǒng)的五項性能指標(biāo)，給出了這些指標(biāo)的評定方法，并且分別基于可拓評價方法以及RS理論評價法等對集成系統(tǒng)進(jìn)行選型評價。
　　 本文的創(chuàng)新點在于：
　　 (1)提出一種電磁制動與摩擦制動集成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案，并通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，給出電磁制動與摩擦制動集成系統(tǒng)最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)和安裝參數(shù)。
　　 (2)基于位勢理論

8、和Maxwell方程，建立電磁制動器在制動盤某點處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度預(yù)測模型。
　　 (3)提出通過PWM調(diào)節(jié)電磁制動器線圈通電電流從而改變集成系統(tǒng)總制動力矩的控制方法?；谀：刂撇呗钥刂齐姶胖苿悠骶€圈電流大小的方法，并設(shè)計車輛控制模型?；谧顑?yōu)化控制理論，建立使用終了時間無限的二次型最優(yōu)控制模型。利用所設(shè)計的測試臺架開展了多項對比試驗及抗熱衰退性試驗，從而驗證集成系統(tǒng)能根據(jù)所設(shè)計的控制策略對總制動力矩進(jìn)行調(diào)節(jié)并具有良好的抗熱衰