客車電子制動系統(tǒng)制動力分配控制算法

1、客車電子制動系統(tǒng)制動力分配控制算法答辯人 ：李偉 學 號：2011422053 導(dǎo) 師 ：宗長富 教授目錄論文內(nèi)容123課題意義及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀主要研究內(nèi)容軟件仿真驗證4實驗臺實驗驗證5研究展望課題來源國家自然科學基金項目。課題意義1.課題意義及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀EBS系統(tǒng)響應(yīng)快，制動距離短合理的制動力分配集成ABS,ASR,ESP等功能完善的故障診斷功能客車安全現(xiàn)狀客車交通事故頻發(fā)人員傷亡和財產(chǎn)損失呈增長態(tài)勢氣壓制動系統(tǒng)制動響應(yīng)時間長制動力分配不合理1.課題意義及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀EBS系統(tǒng)國外研究現(xiàn)狀國內(nèi)研究現(xiàn)狀BOSCH公司與SCANIA公司合作開發(fā)EBS系統(tǒng)； WABCO和Knorr均于199

2、6年推出EBS產(chǎn)品目前EBS系統(tǒng)集成了ABS,ASR,ESP等多種控制功能歐洲裝車率60%，北美預(yù)計2015年裝車率達到60%吉林大學，同濟大學，浙江瑞立集團和浙江萬安集 團進行了結(jié)構(gòu)及控制算法相關(guān)研究目前暫無成熟產(chǎn)品大金龍全系客車車型、歐曼等產(chǎn)品開始裝備國外公 司EBS系統(tǒng)1.課題意義及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀制動力分配國外研究現(xiàn)狀國內(nèi)研究現(xiàn)狀1989年由Nissan公司提出, BOSCH、WABCO和 Knorr等公司均推出產(chǎn)品目前，主要采用基于前后滑移率和減速度及基于 載荷的算法，且集成了緩速器制動、發(fā)動機制 動等多種控制功能吉林大學，清華大學和浙江萬安集團等進行了 相關(guān)研究推出了基于ABS系統(tǒng)的

3、制動力分配功能對比分析在制動力分配技術(shù)方面，國內(nèi)在如下方面存在較大差距：1.相同制動過程制動距離受載荷影響2.前、后摩擦片磨損量不一致，無法同時更換3.僅針對傳統(tǒng)制動系統(tǒng)緊急制動工況1.課題意義及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀避免車輛載荷和質(zhì)心位置變化的影響避免載荷轉(zhuǎn)移的影響車輛減速度不受載荷影響車輛減速度不受熱衰退、水衰退影響盡快均衡摩擦片磨損量避免壓力調(diào)整導(dǎo)致的總制動力變化符合制動法規(guī)對制動力分配的要求制動力分配減速度控制摩擦片磨損控制2.研究內(nèi)容研究目標安全性減輕負擔方便維護研究內(nèi)容理想制動力分配減速度控制摩擦片磨損控制算法開發(fā)算法驗證客車模型制動實驗臺仿真驗證硬件在環(huán)2.研究內(nèi)容制動力分配動態(tài)分配前、

4、后輪制動力制動力分配模塊制動器模型車輛載荷各輪垂直載荷Fzi制動力Fx11制動力Fx12制動力Fx21制動力Fx22制動壓力P11制動壓力P12制動壓力P21制動壓力P222.研究內(nèi)容-控制算法設(shè)計踏板開度制動力分配動態(tài)分配前、后輪制動力2.研究內(nèi)容-控制算法設(shè)計滑移率反饋定義 為前、后輪最大滑移率的差值，即根據(jù)滑移率差值調(diào)節(jié)制動壓力為減速度控制相同踏板開度產(chǎn)生相同減速度減速度控制模塊總制動力計算模塊目標制動強度Z=f( )實際制動強度反饋Z制動強度Z1（Z）各輪垂直載荷Fzi理想總制動力Fx2.研究內(nèi)容-控制算法設(shè)計減速度控制相同踏板開度產(chǎn)生相同制動強度2.研究內(nèi)容-控制算法設(shè)計制動強度反饋

5、以車輛目標制動強度Z()與實際制動強度Z的差值為控制參考量，調(diào)整目標制動強度為根據(jù)滑移率差值調(diào)節(jié)制動強度為摩擦片磨損控制均衡摩擦片磨損總制動力分配制動器模型理想總制動力Fx各輪垂直載荷Fzi制動力Fx11制動力Fx12制動力Fx21制動力Fx22制動壓力P11制動壓力P12制動壓力P21制動壓力P22未磨損輪制動力分配磨損信號Fxi1Fxi22.研究內(nèi)容-控制算法設(shè)計2.研究內(nèi)容-控制算法設(shè)計3.軟件仿真驗證仿真驗證工況選擇參考實車實驗條件及相關(guān)法規(guī)，仿真工況如下：附著系數(shù)初始車速制動過程載荷工況設(shè)置驗證參數(shù)高附著0.7770km/h直線制動發(fā)動機斷開勻速增加踏板開度空載滿載正常制動前輪/后輪

6、襯片磨損制動強度利用附著系數(shù)制動距離低附著0.2340km/h常規(guī)制動時利用附著系數(shù)前輪磨損時利用附著系數(shù)后輪磨損時利用附著系數(shù)制動強度3.軟件仿真驗證空載制動強度3.軟件仿真驗證滿載常規(guī)制動時利用附著系數(shù)前輪磨損時利用附著系數(shù)后輪磨損時利用附著系數(shù)EBS硬件在環(huán)仿真實驗臺1.硬件：傳統(tǒng)氣壓制動系統(tǒng)、基礎(chǔ)臺架、制動信號傳感器、比例繼動閥、橋控閥、ABS電磁閥、輪速模擬電機、輪速傳感器、工控機、上位機電腦等。2.軟件：XPC-Target實時仿真工具，15自由度客車模型。3.功能：控制算法硬件在環(huán)驗證，關(guān)鍵部件功能檢測。實驗臺搭建4.實驗臺驗證EBS硬件在環(huán)實驗臺總體結(jié)構(gòu)圖實驗臺搭建4.實驗臺驗

7、證整車動力學模型框圖車輛數(shù)學模型搭建1.基于MATLAB/Simulink平臺，搭建了15自由度客車整車動力學模型。7個車體運動自由度縱向運動、側(cè)向運動、橫擺運動、4個車輪轉(zhuǎn)動8個輪胎松弛自由度4個輪胎縱向松弛量、4個輪胎側(cè)向松弛量。2.模塊化建模方法4.實驗臺驗證4.實驗臺驗證車輛數(shù)學模型驗證附著系數(shù)初始車速制動過程載荷驗證參數(shù)對標車型高附著0.7770km/h直線制動發(fā)動機斷開0.1Mpa/s增壓至0.7Mpa空載滿載車速/輪速、制動減速度制動力Trucksim相應(yīng)車型低附著0.2340km/h仿真驗證工況選擇參考實車實驗條件及相關(guān)法規(guī)，仿真工況如下：模型空載仿真曲線車速/輪速Trucks

8、im空載仿真曲線車速/輪速模型滿載仿真曲線車速/輪速Trucksim滿載仿真曲線車速/輪速4.實驗臺驗證車輛數(shù)學模型驗證比例繼動閥壓力響應(yīng)比例繼動閥滯環(huán)特性橋控調(diào)節(jié)器壓力響應(yīng)橋控調(diào)節(jié)器控制周期測試4.實驗臺驗證EBS關(guān)鍵部件測試4.實驗臺驗證硬件在環(huán)實驗工況選擇參考實車實驗條件及相關(guān)法規(guī)，仿真工況如下：附著系數(shù)初始車速制動過程載荷工況設(shè)置驗證參數(shù)高附著0.7770km/h直線制動發(fā)動機斷開勻速增加踏板開度空載滿載正常制動前輪/后輪襯片磨損制動強度利用附著系數(shù)制動壓力制動強度曲線正常制動壓力曲線4.實驗臺驗證控制算法實驗臺實驗驗證制動強度曲線前輪磨損制動壓力曲線4.實驗臺驗證控制算法實驗臺實驗驗證制動強度曲線后輪磨損制動壓力曲線4.實驗臺驗證控制