本文關(guān)鍵詞：汽車摩擦制動與電磁制動的系統(tǒng)集成與協(xié)調(diào)控制

  更多相關(guān)文章： 集成制動 電子液壓制動 電磁制動 混雜動態(tài)系統(tǒng) 協(xié)調(diào)

【摘要】：雖然經(jīng)過多年的發(fā)展汽車液壓制動系統(tǒng)的控制功能在不斷地增強,但是其作為摩擦制動的本質(zhì)沒有改變,仍存在持續(xù)制動下熱衰退和制動噪聲等問題。為改善汽車液壓制動系統(tǒng)的制動效能,國內(nèi)外研究學(xué)者提出將電子液壓制動與電磁制動進行系統(tǒng)集成,充分發(fā)揮電子液壓制動和電磁制動各自優(yōu)勢以提升汽車的安全性、節(jié)能性和環(huán)保性。目前,國內(nèi)外研究學(xué)者在摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)領(lǐng)域已經(jīng)取得一些研究進展,但這些研究大都關(guān)注電子液壓制動動態(tài)特性分析、電磁制動性能的有限元分析、電子液壓制動和電磁制動非線性控制方法研究、基于電磁制動實現(xiàn)防抱死制動控制或車身穩(wěn)定性控制、摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)優(yōu)選、摩擦制動與電磁制動聯(lián)合工作時制動性能分析等。通過分析國內(nèi)外學(xué)術(shù)文獻,發(fā)現(xiàn)相關(guān)研究成果中缺乏對摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)耦合非線性特性、節(jié)能優(yōu)化設(shè)計、前后軸制動力分配、制動模式切換控制及防抱死制動協(xié)調(diào)控制等方面的研究工作。針對上述關(guān)鍵技術(shù)問題的提出和解決,本文著重開展如下工作:分別提出電磁制動器和永磁制動器勵磁磁場、渦流磁場和氣隙磁場分布的理論計算方法,并用臺架試驗和有限元數(shù)值計算驗證理論計算的正確性;系統(tǒng)地討論勵磁磁場和渦流磁場對氣隙磁場分布的影響,揭示渦流去磁效應(yīng)的物理機理并完善渦流去磁效應(yīng)理論。依據(jù)渦流去磁效應(yīng)理論的重新界定,可以精確獲得電磁制動的動態(tài)數(shù)學(xué)模型,以此作為基礎(chǔ)對現(xiàn)有電磁制動器的制動特性進行解釋并對設(shè)計中電磁制動器的制動性能進行預(yù)測。分別建立電子液壓制動、電磁制動和汽車制動的動態(tài)數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)得到摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)的耦合非線性模型;搭建基于NI的快速控制原型平臺,進行摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)的耦合非線性特性試驗研究。試驗研究表明摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)耦合非線性模型是正確有效的,可直接用于摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)前后軸制動力分配方法研究,并通過適當簡化后得到摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)制動模式切換控制和防抱死制動協(xié)調(diào)控制的數(shù)學(xué)模型。建立電子液壓制動和電磁制動的能耗數(shù)學(xué)模型,并以此為基礎(chǔ)分別進行電子液壓制動和電磁制動能耗特性的影響因素分析;以ECE-EUDC循環(huán)工況耗能量為主要優(yōu)化目標,建立摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型,利用遺傳算法進行節(jié)能優(yōu)化設(shè)計的算例分析。優(yōu)化結(jié)果表明在保證電子液壓制動制動性能的前提下能夠有效降低電子液壓制動的耗能量并縮小蓄能器的體積;在使得電磁制動完成典型的城市運行工況前提下,使其耗能功率曲線的“低耗能功率區(qū)”盡量包含典型城市汽車行駛工況的汽車制動初始速度區(qū)間,能夠顯著提高電磁制動能耗特性。研究電子液壓制動的安全特性,提出摩擦制動模式下摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)前后軸制動力分配方法;研究熱力學(xué)特性對電磁制動能耗的影響,提出電磁制動模式下前后軸制動力分配方法;分析ECE R13制動法規(guī)對汽車前后軸制動力分配的影響,提出聯(lián)合制動模式下前后軸制動力分配方法。仿真研究表明摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)在三種制動模式下的制動力分配方法能夠顯著提高摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)的能耗特性和安全特性。提出摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)制動模式切換控制策略,建立摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)混雜Petri網(wǎng)模型并利用共同Lyapunov函數(shù)法分析制動模式切換過程中的穩(wěn)定性;設(shè)計摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)解耦控制器并進行制動模式切換控制的試驗研究。試驗研究表明在制動模式切換過程中控制車輪縱向滑移率使其始終低于路面的最佳滑移率,使用電磁制動跟隨駕駛員的制動意圖而電子液壓制動主要用來提供一定的制動強度,可以保證汽車在制動模式切換中穩(wěn)定性并提高制動模式切換過程中的舒適性。建立摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)防抱死制動模型,設(shè)計摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)防抱死制動協(xié)調(diào)控制器;搭建基于NI的硬件在環(huán)仿真平臺,并進行摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)防抱死制動性能研究。硬件在環(huán)仿真結(jié)果表明利用電磁制動取代低性能電子液壓制動進行最佳滑移率的估算和維持最佳滑移率,僅使用低性能電子液壓制動跟蹤并滿足制動強度需求,能夠?qū)崿F(xiàn)與高性能電子液壓制動相同甚至更優(yōu)的防抱死制動控制效果。
【關(guān)鍵詞】：集成制動 電子液壓制動 電磁制動 混雜動態(tài)系統(tǒng) 協(xié)調(diào)
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.5
【目錄】：

• 摘要6-10
• ABSTRACT10-18
• 第一章 緒論18-36
• 1.1 汽車集成制動系統(tǒng)研究現(xiàn)狀18-33
• 1.1.1 汽車集成制動系統(tǒng)概述18-26
• 1.1.2 汽車集成制動系統(tǒng)前后軸制動力分配26-28
• 1.1.3 汽車集成制動系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制28-33
• 1.2 課題研究的意義33
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容33-36
• 第二章 渦流去磁效應(yīng)物理機理研究36-54
• 2.1 渦流制動器制動特性建模問題36-37
• 2.2 電磁制動器氣隙磁場37-43
• 2.2.1 電磁制動器勵磁磁場分布37-40
• 2.2.2 電磁制動器渦流磁場分布40-41
• 2.2.3 電磁制動器氣隙磁場分布41-43
• 2.3 永磁制動器氣隙磁場43-48
• 2.3.1 永磁制動器勵磁磁場分布43-45
• 2.3.2 永磁制動器渦流磁場分布45-48
• 2.3.3 永磁制動器氣隙磁場分布48
• 2.4 渦流去磁效應(yīng)物理機理48-53
• 2.4.1 勵磁磁場對渦流制動器氣隙磁場的影響48-49
• 2.4.2 渦流磁場對渦流制動器氣隙磁場的影響49-52
• 2.4.3 渦流制動器設(shè)計與控制方法的新思考52-53
• 2.5 本章小結(jié)53-54
• 第三章 摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)耦合非線性建模54-76
• 3.1 電子液壓制動模型54-60
• 3.1.1 氣囊式蓄能器54-55
• 3.1.2 電機泵55
• 3.1.3 制動主缸55-57
• 3.1.4 低速電磁閥57
• 3.1.5 高速電磁閥57-58
• 3.1.6 制動管路58-59
• 3.1.7 制動輪缸59-60
• 3.2 電磁制動模型60-62
• 3.2.1 軟磁材料非線性特性分析60-62
• 3.2.2 磁路分析與制動力矩計算62
• 3.3 汽車制動模型62-65
• 3.4 集成制動系統(tǒng)耦合非線性模型65-66
• 3.5 基于NI快速控制原型平臺開發(fā)66-71
• 3.5.1 汽車電子控制單元V模式開發(fā)66-68
• 3.5.2 NI軟硬件產(chǎn)品簡介68
• 3.5.3 集成制動系統(tǒng)快速控制原型平臺68-71
• 3.6 集成制動系統(tǒng)耦合非特性分析71-74
• 3.6.1 耦合非線性模型試驗驗證71-73
• 3.6.2 集成制動系統(tǒng)耦合非線性分析73-74
• 3.7 本章小結(jié)74-76
• 第四章 摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計76-98
• 4.1 電子液壓制動能耗特性分析76-83
• 4.1.1 電子液壓制動能耗特性建模76-79
• 4.1.2 電子液壓制動能耗特性影響因素分析79-83
• 4.2 電磁制動能耗特性分析83-91
• 4.2.1 電磁制動能耗特性建模83-85
• 4.2.2 電磁制動能耗特性影響因素分析85-91
• 4.3 摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計91-97
• 4.3.1 設(shè)計變量91
• 4.3.2 目標函數(shù)91-93
• 4.3.3 約束條件93-95
• 4.3.4 優(yōu)化設(shè)計算例95-97
• 4.5 本章小結(jié)97-98
• 第五章 摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)前后軸制動力分配98-116
• 5.1 摩擦制動模式下前后軸制動力分配98-105
• 5.1.1 電子液壓制動安全特性分析98-102
• 5.1.2 摩擦制動模式下前后軸制動力分配102-105
• 5.2 電磁制動模式下前后軸制動力分配105-110
• 5.2.1 電磁制動熱力學(xué)特性建模105-107
• 5.2.2 電磁制動模式下前后軸制動力分配107-110
• 5.3 聯(lián)合制動模式下前后軸制動力分配110-113
• 5.4 本章小結(jié)113-116
• 第六章 摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)制動模式切換控制116-130
• 6.1 制動模式切換過程中穩(wěn)定性分析116-120
• 6.1.1 制動模式切換控制策略116-117
• 6.1.2 集成制動系統(tǒng)混雜特性建模117-118
• 6.1.3 集成制動系統(tǒng)制動穩(wěn)定性分析118-120
• 6.2 集成制動系統(tǒng)解耦控制器設(shè)計120-125
• 6.2.1 集成制動系統(tǒng)狀態(tài)方程120-121
• 6.2.2 集成制動系統(tǒng)可逆性分析121-122
• 6.2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)構(gòu)造及訓(xùn)練122-123
• 6.2.4 集成制動系統(tǒng)閉環(huán)控制器設(shè)計123-125
• 6.3 制動模式切換控制試驗與分析125-128
• 6.4 本章小結(jié)128-130
• 第七章 摩擦與電磁集成制動系統(tǒng)防抱死制動協(xié)調(diào)控制130-148
• 7.1 集成制動系統(tǒng)防抱死制動模型130-132
• 7.2 防抱死制動協(xié)調(diào)控制器設(shè)計132-137
• 7.2.1 上層協(xié)調(diào)控制器133-135
• 7.2.2 下層子控制器135-137
• 7.3 基于NI硬件在環(huán)仿真平臺開發(fā)137-142
• 7.3.1 實時仿真器硬件138-139
• 7.3.2 試驗管理工程139-141
• 7.3.3 仿真模型141-142
• 7.4 防抱死制動協(xié)調(diào)控制硬件在環(huán)仿真研究142-147
• 7.4.1 防抱死制動模型試驗驗證142-144
• 7.4.2 防抱死制動協(xié)調(diào)控制硬件在環(huán)仿真144-147
• 7.5 本章小結(jié)147-148
• 第八章 結(jié)論與展望148-152
• 8.1 論文工作總結(jié)148-149
• 8.2 本文創(chuàng)新點149-150
• 8.3 進一步工作展望150-152
• 參考文獻152-158
• 致謝158-160
• 作者在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表與完成的論文160-161
• 作者在攻讀博士學(xué)位期間負責(zé)或參與的科研項目161
• 作者在攻讀博士學(xué)位期間申請專利情況161-162

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本文編號：677360