汽車線控液壓制動系統(tǒng)特性及控制研究.pdf

1、線控液壓制動系統(tǒng)（Electro-Hydraulic Brake system，EHB）是隨著人們對車輛性能需求的增加而提出的一種新型制動系統(tǒng)，最初主要用以提高車輛的安全性能。近些年，隨著電動汽車的發(fā)展，作為能夠協(xié)同電機(jī)制動獲得良好制動感覺和提高制動能量回收效果的系統(tǒng)，線控液壓制動系統(tǒng)已在電動汽車和混合動力汽車上獲得了廣泛應(yīng)用。本文的研究工作是在國家自然科學(xué)基金“融合制動感覺一致性和制動穩(wěn)定性多目標(biāo)協(xié)調(diào)控制的純電動汽車電液復(fù)合制動耦合系

2、統(tǒng)機(jī)理研究”的需求下提出的，主要研究線控液壓制動系統(tǒng)的特性和控制問題。不論在傳統(tǒng)汽車上，還是電動汽車上，線控液壓制動系統(tǒng)的壓力精確控制問題都十分重要，線控液壓制動系統(tǒng)的優(yōu)勢之一也是其壓力可以實(shí)現(xiàn)精確控制。本文將在系統(tǒng)研究線控液壓制動系統(tǒng)特性的基礎(chǔ)上，對壓力控制問題進(jìn)行深入研究，論文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新如下：
　?。?）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了采用高速開關(guān)閥的線控液壓制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，為本文的研究打下了基礎(chǔ)。進(jìn)行了閥控系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)實(shí)

3、現(xiàn)多種操縱模式和失效時(shí)的可靠性。計(jì)算了液壓系統(tǒng)的選型參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了線控液壓制動系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。通過試驗(yàn)表明，搭建的線控液壓制動系統(tǒng)能夠滿足制動系統(tǒng)的基本性能指標(biāo)。
　?。?）對高速開關(guān)閥的開關(guān)滯后特性和流量特性進(jìn)行了研究，重點(diǎn)研究了高速開關(guān)閥滯后時(shí)間隨壓差變化的特性。提出將開關(guān)閥的滯后分為固有滯后和壓差滯后，采用理論推導(dǎo)與試驗(yàn)估計(jì)的方法，得到了不同壓差下的開啟滯后時(shí)間計(jì)算表達(dá)式。由于線控液壓制動系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力時(shí)往往處于小占空比區(qū)間，壓

4、差引起的滯后時(shí)間變化對壓力調(diào)節(jié)精度影響較大，所以該表達(dá)式有助于解決壓力調(diào)節(jié)中出現(xiàn)的有效工作時(shí)間隨壓差變化的問題。研究了開關(guān)閥基礎(chǔ)流量參數(shù)的試驗(yàn)辨識方法，發(fā)現(xiàn)采用高壓階段的數(shù)據(jù)辨識開關(guān)閥流量參數(shù)將更加準(zhǔn)確，解決了減壓辨識過程中出現(xiàn)的表達(dá)式奇異值問題，最終獲得了開關(guān)閥的流量參數(shù)。另外在滯后特性和流量特性研究的基礎(chǔ)上，選定了高速開關(guān)閥的工作頻率為50Hz。
　　（3）提出了線控液壓制動系統(tǒng)電磁閥低功耗開環(huán)控制方法，以減少功耗和發(fā)熱、提高

5、開關(guān)閥的壽命。針對高頻PWM的工作頻率、占空比計(jì)算方法等問題進(jìn)行了試驗(yàn)研究和分析，重點(diǎn)研究了嵌套PWM的實(shí)現(xiàn)方法，該控制方法不僅有助于提高節(jié)能效果，還可以降低開關(guān)閥關(guān)閉時(shí)的滯后時(shí)間，從而有助于提高開關(guān)閥的響應(yīng)速度。
　　（4）進(jìn)行了線控液壓制動系統(tǒng)輪缸壓力動態(tài)特性研究。提出了穩(wěn)態(tài)壓力變化值的概念，用以表征輪缸壓力變化速率。通過對液壓制動系統(tǒng)特性進(jìn)行理論分析，得到了輪缸壓力變化速率與高速開關(guān)閥驅(qū)動信號占空比和輪缸初始壓力有關(guān)的結(jié)論。

6、對輪缸壓力變化率隨占空比和輪缸初始壓力變化的特性進(jìn)行試驗(yàn)測試，得到了穩(wěn)態(tài)壓力變化值MAP圖。
　?。?）提出了輪缸壓力精確調(diào)節(jié)的自適應(yīng)預(yù)測控制算法。采用預(yù)測控制算法解決了本系統(tǒng)面臨的非線性、滯后等問題；通過添加自適應(yīng)環(huán)節(jié)，提高了系統(tǒng)在外界溫度變化時(shí)的控制精度。試驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的自適應(yīng)預(yù)測控制算法可以實(shí)現(xiàn)壓力的精確控制。
　?。?）設(shè)計(jì)了線控液壓制動系統(tǒng)的控制器，建立了線控液壓制動系統(tǒng)測試和半物理仿真試驗(yàn)平臺。基于CAN總線