電子控制ABS系統(tǒng)的非線性理論分析
摘 要：汽車防抱死制動系統(tǒng)是指在制動過程中,自動調(diào)節(jié)車輪制動力,防上車輪抱死以取得最佳制動效能的電子裝置,簡稱ABS（Auto-lock braking system）。由于汽車制動過程具有明顯的非線性、時變性和不確定性等特點,因此ABS的非線性變化分析非常重要。ABS是目前世界上普遍公認(rèn)的提高汽車制動安全系統(tǒng)的方法之一。主要研究ABS系統(tǒng)制動力的非線性變化,從而提出改進(jìn)對策。
關(guān)鍵詞：電子控制;ABS系統(tǒng);非線性分析;對策
在駕駛員、汽車和環(huán)境三者組成的系統(tǒng)中,汽車和環(huán)境之間的最基本的聯(lián)系是輪胎與地面之間的作用力。由于汽車行駛狀態(tài)主要是由輪胎與地面之間的縱向作用力和橫向作用力決定的,因此車輪與地面之間的作用力必然要受到輪胎與路面之間附著力的限制。ABS系統(tǒng)可最大限度地利用輪胎與路面之間的縱向和橫向附著系數(shù),從而在制動過程中增強(qiáng)汽車的穩(wěn)定性,防止側(cè)滑和擺尾,同時在緊急制動過程中保持轉(zhuǎn)向操作的穩(wěn)定性能,有效利用縱向附著力可以縮短汽車制動距離,減輕輪胎磨損。隨機(jī)電子控制ABS系統(tǒng)可根據(jù)其所處的狀態(tài)將車輪的運(yùn)動狀態(tài)與路面的附著聯(lián)系進(jìn)行及時的、準(zhǔn)確的控制,適應(yīng)了汽車制動系統(tǒng)日益發(fā)展的需要,是國際ABS的主流。
由于汽車行駛時輪胎與地面之間的縱向作用力和橫向作用力是非線性的,依舊存在一定的缺陷,通過研究ABS系統(tǒng)制動力的非線性變化,提出改進(jìn)對策。
電子控制ABS的工作原理
汽車制動時由于車輪速度V1與汽車速度V2 之間存在的差異。當(dāng)汽車正常運(yùn)行時,V1≥V2;當(dāng)汽車制動時,V1≤V2 ;因而會導(dǎo)致汽車輪胎 與地面之間產(chǎn)生滑移。如圖1所示,道路附著系數(shù)與車輪滑移關(guān)系曲線可以看出：滑移率
當(dāng)車輪以純滾動方式與路面接觸時,其中S=0,為純滾動狀態(tài)。當(dāng)汽車車輪速度為汽車速度80%時,S=20%,為連滾帶滑狀態(tài),此時車輪具有最大的縱向附著力和較高的側(cè)向附著力; 當(dāng)車輪抱死并轉(zhuǎn)速為0時,S=100%時,其側(cè)向附著力最小,只要很小的側(cè)向力干擾,汽車便能產(chǎn)生側(cè)滑。風(fēng)力干擾、制動不均、路面傾斜等,都會使汽車產(chǎn)生側(cè)滑。側(cè)滑在行駛安全中最危險,最易產(chǎn)生交通事故,所以汽車行駛時,首先必需防止制動抱死。
研究表明：當(dāng)滑移率8%≤S≤35%時,能傳遞最大制動力。制動防抱死的基本原理就是依據(jù)上述的研究結(jié)論,通過控制調(diào)節(jié)制動力,使制動過程中車輪滑移率在合適的范圍內(nèi),以取得最佳的制動效果。
電子控制ABS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
ABS系統(tǒng)通常由傳感器、控制器和調(diào)節(jié)器三部分組成,并通過線路連接成一個有機(jī)體,形成一個以滑移率為目標(biāo)的自動控制系統(tǒng)。按照傳感器、控制器和調(diào)節(jié)器的配置和控制方式不同可組成不同的ABS系統(tǒng)。而不同的系統(tǒng)具有各自的成本和性能。
