基于AMESIM的ABS液压系统建模与仿真.doc

第 1 章 绪 论 1.1 研究目的与意义 随着我国汽车工业的发展，就必须进行汽车关键零部件的自主研发。汽车制动过程中的安全性也已成为人们关注的焦点。汽车防抱死制动系统(ABS)，关系着汽车制动的安全性。目前国内许多汽车公司已经开始进行汽车自主研发，要在商业的竞争中脱颖而出，要拥有自主知识产权的汽车，要使我国由一个汽车大国变为一个汽车强国，就必须进行汽车关键零部件的自主研发。汽车制动过程中的安全性也已成为人们关注的焦点，防抱死制动系统ABS是汽车关键的零部件之一，因此国家、企业和高校都投入了大量的人力和资源对ABS进行自主研发。汽车动力性能的提高和高速公路的延伸对汽车安全提出了越来越高的要求，许多国家都为此颁布了严厉的汽车安全法规，汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力，已成为人们关注的焦点。因此，探讨各种高性能的制动系统和完善制动系统的性能是减少交通事故和促进汽车工业发展的重要举措[1]。而ABS可以在制动过程中自动、高频地对制动系统压力进行调节，从而对制动力进行调节，使车轮滑移率保持在理想滑移率附近，既防止车轮抱死，又充分利用了车轮与路面的附着能力，缩短了制动距离，提高了汽车制动过程中的方向稳定性和转向操作能力，达到了最佳制动效果的目的。 ABS控制的关键之一就是控制制动过程中的滑移率，从而提高路面附着系数的利用率，缩短制动距离，提高制动的稳定性。然而，滑移率和路面附着系数的关系又受到很多因素的影响，如车辆本身的结构参数、车速、轮胎充气压力、轮胎垂直载荷、路面状况等等[2]。因此，要求ABS保证汽车在短时间内在各种路面上，各种情况下都能安全制动的难度是相当大的。还需要针对不同车型进行大量的参数匹配试验，大概需要一年半到两年的时间，并且需要大量的经验，不仅耗资巨大，而且延长了产品的开发周期。目前国内外也有人应用新的控制理论，进行ABS控制的探讨。根据汽车制动过程的物理实质及动力学分析，对ABS控制器的结构原理、控制方法等方面进行分析和研究，利用AMESim软件建立车辆防抱死制动系统模型，可以很容易分析液压系统元件对整个系统的影响。 1.2 ABS防抱死系统国内外现状及发展趋势 防抱死制动理论最早是1928年由英国人提出来的，基于防抱死制动理论的制动系统首先是应用在火车和飞机上。最早官方记录的汽车防抱制动系统是在英国1932年发布的专利382241，题目是“制动时防止车轮压紧转动车轮的安全装置”。1936年，德国博世公司(BOSCH)申请一项电液控制的ABS装置专利，促进了ABS 技术在汽车上的应用。汽车上开始使用ABS始于20世纪50年代中期福特汽车公司，1954年福特汽车公司在林肯车上装配法国航空公司的ABS装置，这种ABS装置控制部分采用机械式，结构复杂，功能相对单一，只有在特定车辆和工况下，防抱死控制才有效，因此制动效果并不理想。机械结构复杂使ABS装置的可靠性差、控制精度低、价格偏高，使ABS技术在汽车上的推广应用举步维艰。直到70年代后期，由于电子技术的迅猛发展，为ABS技术在汽车上的应用提供了可靠的技术支持。ABS控制部分采用了电子控制，其反应速度、控制精度和可靠性都显著提高[3]，制动效果也明显改善，同时其体积逐步也变小，质量也逐步减轻，控制与诊断功能不断增强，价格也逐渐降低。这段时期许多家公司都相继研制了形式多样的ABS 装置。进入90年代后，ABS技术不断发展成熟，控制精度、控制功能不断完善。现在发达国家已广泛采用了ABS 技术。ABS装置制造商主要有:德国博世公司(BOSCH)，欧、美、日、韩国家的汽车采用的最多;美国德科公司(DELCO)，由美国通用及韩国大宇汽车采用；美国本迪克斯公司(BENDIX)，由美国克莱斯勒汽车采用;还有德国戴维斯公司(TEVES)德国瓦布科(WABCO)、美国凯尔西海斯公司(KELSEY HAYES)等，这些公司的ABS产品都在广泛地应用，而且还在不断发展、更新和换代。 国内对ABS的研究工作始于八十年代初，研制单位有东风汽车公司、交通部重庆公路所、重庆宏安ABS有限公司、陕西兴平514工厂与西安交通大学等。东风汽车公司从80年代初开始研究ABS，该公司对Wabco公司的ABS产品进行了剖析、试验、改进和消化吸收，将Wabco的ABS装在EQ-145型车上并在各种路面上进行试验。交通部重庆公路所研制的ABS适用于中型汽车，其第一代ABS电子控制单元(ECU) 采用了Z80芯片，第二代ABS产品采用了MCS-96系列8098单片机，控制软件、传感器和执行器都由自己研制，装车试验的主要问题是系统对于路况的识别不够理想。 1984年兴平814厂研制的第一代防抱制动系统的主要缺点是不能自动适应不同路况，以后该厂与西安公路交通大学合作研制了第二代防抱制动系统，增设