E-Booster电液制动主缸液压力跟随控制研究

基于E-Booster集成式电子液压制动(I-EHB)系统,研究其制动主缸液压力跟随特性。从制动系统PV特性(液压力-齿条行程特性关系)出发,采用双闭环模糊PID控制算法。通过对系统方案及控制策略分析,设计控制单元,并搭建试验台架对控制算法进行验证。结果表明:在环境条件及系统参数不变的前提下,相较于单闭环控制算法,双闭环模糊PID控制算法下的制动主缸液压力在阶跃试验中有更快的建压响应,其0～50 bar的建压最短响应时间可达32 ms,较单闭环控制快34 ms,最大液压力控制精度提升了2.58%,验证了算法的可行性,为接下来进一步研究系统鲁棒性提供了一定的理论基础。     

基于颤振补偿的电子液压制动系统液压力优化控制

集成式电子液压制动系统满足了车辆智能化和电动化的发展需求,已经成为制动系统的发展趋势。针对集成式电子液压制动系统液压力控制中摩擦力给系统带来的振荡和低速爬行现象,采用颤振补偿方法对系统进行液压力控制。试验表明,叠加颤振信号后的系统控制精度高,系统性能得到改善。在跟踪正弦信号时,相对于无颤振补偿的系统其误差方均根减小了79.7%。针对颤振补偿,基于试验分析,对比不同的颤振补偿信号的响应,从而优化了低频和高频液压力控制工况下叠加的颤振信号。试验证明,颤振补偿能够减轻集成式电子液压制动系统液压力控制中摩擦力所带来的振荡和低速爬行现象。此外,经过优化的颤振信号能够进一步地提高系统的液压力控制品质。     

电子液压制动系统液压力控制发展现状综述

回顾电子液压制动系统液压力控制问题。电子液压制动系统(Electro-hydraulic brake system,EHB)是汽车制动系统的一个重要发展方向。主要特征是采用电子元器件替代传统制动系统中的部分机械零部件,保留了原有成熟可靠的液压部分,具有结构紧凑、响应快速、易于实现再生制动、制动力可精确控制等突出优点,容易实现多种主动安全控制功能。在剖析电子液压制动系统组成架构的基础上归纳出电子液压制动系统的液压力控制架构,以控制变量和控制算法为突破口,从主缸液压力控制和轮缸液压力控制这两个层面分别对国内外的研究进展进行综述,对能够应用于电子液压制动系统上的电磁阀特性进行分析,对其控制方式进行研究,提出对于电子液压制动系统液压力控制的发展展望。汽车的电动化和智能化对液压力控制算法的控制精度、适应性和鲁棒性要求进一步提高。液压力控制算法对整车的制动舒适性和操纵稳定性影响也有待进一步讨论。     

基于集成式电子液压制动系统的横摆稳定性控制策略研究

基于装配集成式电子液压制动系统（Integrated-electro-hydraulic brake system,I-EHB）的车辆进行横摆稳定性控制研究。设计了基于直接横摆力矩控制（Direct yaw moment control,DYC）的运动跟踪控制算法,采用线性二自由度车辆模型得到了参考横摆角速度值,与实际横摆角速度值进行比较通过比例积分（Proportional-integral,PI）控制算法计算出附加横摆力矩。将附加横摆力矩进行控制分配,通过单轮制动方式分配至作用车轮,再转换得到各个车轮的轮缸目标液压力值。利用基于轮缸压力均衡控制方法来跟踪目标轮缸压力,通过查表确定当前压力差下的目标增压速率,采用公式法在线性范围内近似拟合占空比随目标增压速率变化关系,以查表求出的目标增压速率作为输入来得到控制电磁阀的占空比。搭建了该系统的硬件在环测试平台,在高低附路面上验证了控制策略的有效性。     

静液驱动系统制动工况液压冲击试验研究

针对静液驱动车辆制动工况,从能量守恒角度分析了制动时系统冲击压力的产生机理和影响因素.建立了制动工况压力冲击试验系统,试验研究了在不同输入转速条件下,泵由某一排量阶跃为零进行制动时系统压力冲击情况.结果表明,系统冲击压力与泵轴输入转速成线性关系,研究结果为静液驱动车辆制动控制策略的制定提供了依据.     

CR240E矿用自卸车开放式液压制动系统设计

为满足不同矿区地面条件的制动功能要求,设计CR240E矿用自卸车开放式液压制动系统。系统基于双液压回路独立控制的制动原理进行设计,由变量液压泵、制动蓄能器、制动踏板总成、控制阀组、前后轮制动器等主要部件组成。其中,制动踏板总成是液压制动系统双回路独立控制得以实现的关键部件,通过踩踏的机械力或先导的液压力均可对其进行控制,从而实现矿车行车制动、驻车制动、装载/卸载制动和紧急制动功能。     

汽车再生制动踏板控制方法研究

制动踏板运动信号是驾驶员表达制动需求的唯一方式,再生制动与液压制动联合制动系统中,存在机械制动与电制动之间的过渡产生的波动,反映到制动踏板上造成不良的制动踏板感觉。本文以传统纯液压制动踏板特性为目标,采用轨迹跟踪的控制策略,建立再生制动集成系统制动踏板控制模型,并进行了仿真试验。结果表明:采用这种踏板感觉模拟控制模型,可以实现设定目标车辆制动踏板感觉,并且在再生制动集成系统中可以通过对制动踏板运动状态进行解析制动需求及制动过程中踏板感觉需求。     

汽车电控液压制动系统动态性能分析及试验研究

为改善汽车主动安全性能,简化制动系统结构,研制一种电控液压制动系统,对其动态性能进行理论和试验研究。分析电控液压制动系统的结构原理和工作模式;根据关键零部件的液压特性理论推导电控液压制动系统的动力学模型;运用线性回归理论对系统模型中难以测量的关键参数加以辨识,利用自行研制的电控液压制动系统试验台测试数据进行模型验证;以BJ2500汽车为对象,研究电控液压制动系统制动过程,蓄能器压力、脉宽调制占空比、轮缸工作点压力及液压管路等因素对系统动态性能的影响;在制动性能测试试验场的平直路面进行电控液压制动系统的实车制动试验,结果表明所研制的电控液压制动系统动态响应速度快、控制精度高,制动过程车速平稳降低,制动方向稳定性好。     

工程车辆线控液压制动系统响应特性研究

针对线控液压制动系统响应速度慢、制动轮缸控制稳定性差等问题,并结合本研究系统所具有的非线性特点,设计了适用于线控液压制动系统的模糊控制器。通过结合汽车的实际情况,在Simulink和AMESim软件中搭建了模糊控制器与线控液压制动系统的仿真模型,通过仿真对比相同输入信号下的两种控制算法对该系统响应特性影响。在仿真中,仿真的输入信号为阶跃信号和方波信号,通过分析得出制动轮缸的压力曲线。结果表明:在同一信号下,模糊控制相较于无控制(即无任何控制算法进行控制本研究系统),响应速度提升了0.15 s左右,该控制使系统具有良好的动态特性,满足系统要求。     

双蓄能器液压再生制动系统制动特性研究

针对传统液压再生制动汽车在高强度制动工况下再生制动特性差的问题,对系统的再生制动过程进行了研究,提出了一种用两个初始压力不同的小容积蓄能器作为液压再生制动系统储能单元的方法。搭建了液压再生制动系统试验台架,通过台架实验分析了蓄能器各主要参数对再生制动过程的影响,在ADVISOR平台中搭建了双蓄能器并联式液压再生制动车辆模型,对系统的制动特性进行了仿真研究。研究结果表明:液压再生制动系统提供的制动力矩与蓄能器压力成线性关系,且蓄能器体积越小,压力上升越快;采用双蓄能器进行液压再生制动可有效增大系统再生制动力矩的取值范围,提高系统能量回收效率。     

考虑非线性特性的电控助力制动系统多闭环压力控制策略

针对电控助力制动系统(Electro-booster brake system, Ebooster)主动制动时面临的液压系统时变特性扰动、传动机构动静态摩擦阻碍以及底层伺服电机电磁特性耦合等诸多非线性难题,提出一种考虑非线性特性的压力—位置—电流多闭环压力控制策略。分析Ebooster主动制动工作原理并建立面向控制器设计的等效简化模型;基于自抗扰理论设计压力环控制器,补偿了液压系统时变特性扰动;采用鲁棒滑模变结构设计位置环控制器,考虑传动机构动静态摩擦阻碍和系统未建模扰动;通过李雅普诺夫稳定性理论设计电流环控制器,解决永磁同步电机双轴电流耦合问题。基于d SPCAE设备搭建了硬件在环台架进行算法测试验证。结果表明,提出的多闭环压力控制策略能够控制Ebooster实现主动制动功能,压力跟随的稳态误差在0.2 MPa之内,同时在多种压力跟随工况下表现出良好的控制效果。研究成果为机-电-液耦合的线控制动系统进行制动压力控制时面临的多种非线性扰动问题,提供了一种良好的解决思路。     

基于RBF网络滑模的电动助力制动系统液压力控制

针对汽车电动助力制动系统(Electro-booster,EBooster)的液压力控制中液压负载的非线性和不一致性问题,提出一种基于径向基函数(Radial based function,RBF)神经网络的滑模变结构控制方法。设计EBooster系统压力控制架构,建立液压制动系统等效结构简化模型,据此设计基于RBF网络滑模变结构的液压力控制方法,通过设计RBF网络的自适应律来实现系统滑模控制参数的自适应调整,并利用李雅普诺夫函数方法分析算法的稳定性。最后搭建电动助力制动系统的快速原型试验平台来验证算法的有效性。试验结果表明,采用RBF神经网络滑模变结构的控制策略对电动助力制动系统液压力的控制误差在2%以内,具有良好的控制效果。研究成果为EBooster系统的压力控制提出一种具有良好自适应性的算法设计思路。     

轿车电磁与摩擦制动集成系统混杂控制方法

针对电磁与摩擦制动集成系统在车辆制动模式切换过程中存在的混杂动态特性,在建立电磁与摩擦制动集成系统的数学模型的基础上,建立电磁与摩擦制动集成系统的混杂Petri网模型,利用共同Lyapunov函数法分析集成制动系统在制动模式切换过程中的稳定性,提出制动模式切换动态协调控制的基本算法和改进算法。得出以下结论:在制动模式切换过程中控制车轮纵向滑移率使其始终低于路面的最佳滑移率,可以充分保证电磁与摩擦集成制动系统在制动模式切换过程中的稳定性。由于电磁制动器相比于电子液压制动具有较好的控制性能,因此在进行电磁制动与电子液压制动的协调控制的过程中,电子液压制动主要用于提供一定的制动强度,而使用电磁制动跟随驾驶员的制动意图;同时这也可以显著降低高速电磁阀的作用频次,提高电子液压制动的可靠性。     

基于力反馈控制的步进电机驱动系统设计

步进电机作为控制系统中的常用执行元件,可直接接受数字信号,精度高,定位准确。根据传感器的数据反馈实时对步进电机进行精确控制在各种控制系统中必不可少。以材料黏着、摩擦、磨损性能综合实验台为背景,在基于VC＋＋软件平台上,设计了一种根据USB接口接收下位机采集的力传感器数据对步进电机进行反馈控制的驱动系统。     

多通道液压系统同步控制策略研究

为研究多通道液压控制系统中多组参数不同的液压缸在工况中的同步性能,以液压控制机构原理为基础,融合了偏差耦合及环形耦合,该文提出了在偏差-环形耦合控制方式下采用自适应遗传算法对控制参数进行优化的同步控制方案。仿真结果表明,优化后的系统具有良好的抗干扰性能和同步控制精度,能够实现输入信号的跟踪控制。     

四轮轮毂电机驱动电动汽车电液复合制动平顺性控制策略

液压制动与电机再生制动的时域响应差异导致电动汽车在制动模式切换时产生冲击感,影响驾驶员驾驶感受和乘坐舒适性。以四轮轮毂电机驱动电动汽车为研究对象,提出一种基于分层架构的电液复合制动平顺性控制策略。针对"高压蓄能器+电机泵"式电子液压制动系统(EHB),上层控制器提出基于模糊控制的轮缸压力控制策略;针对制动模式切换过程中产生的冲击,下层控制器提出包括液压介入预测模块和电机制动补偿模块的电液复合制动平顺性控制策略。通过Simulink-AMESim联合仿真平台进行仿真试验验证。结果表明,轮缸压力控制策略能够保证轮缸液压力较好地追随目标压力,且稳态误差不超过2%;电液复合制动平顺性控制策略能够有效提高制动系统的响应速度,同时显著降低制动模式切换时的冲击,能提升车辆制动平顺性和乘坐舒适性。     

旋压机液压伺服系统位置压力复合控制研究

通过研究大直径薄壁管旋压机旋轮的压下控制,提出对液压系统采取位置闭环控制为主、压力闭环控制为辅的复合控制策略。液压缸与负载接触时,压力传感器将采集到的动态压力通过压力-位移转换模块反馈到系统的输入端,同时位移传感器的输出也作用于系统的输入端。首先建立了旋压机液压伺服系统位置-压力控制数学模型,然后利用AMESim软件进行仿真分析,验证该控制方式的可行性。结果表明:利用该控制方法不仅实现了压力、位置之间的实时测量、转换与调整,同时提高了大直径薄壁管旋压机液压伺服系统的响应速度、位置精度。     

Full Power Hydraulic Brake System Based on Double Pipelines for Heavy Vehicles

The hydraulic caliper disc brake system with air-over-oil is widely adopted at present for heavy vehicles,which makes use of air pressure system propelling the hydraulic pressure system acting on friction plates divided and combined for braking.There are some disadvantages such as pneumatic components failure,dust polluted and produce lots of heat in hydraulic caliper disc brake system.Moreover,considering the demands of the high speed,heavy weight,heavy load and fast brake of heavy vehicles,the full power hydraulic brake system based on double pipelines for heavy vehicles is designed and analyzed in this paper.The scheme of the full power hydraulic brake system,in which the triloculare cylinder is controlled by dual brake valve,is adopted in the brake system.The full power hydraulic brake system can accomplish steering brake,parking brake and emergent brake for heavy vehicles.Furthermore,electronic control system that is responsible for coordinating the work of hydraulic decelerator and hydraulic brake system is developed for different speed brakes.Based on the analysis of the influence of composed unit and connecting pipeline on braking performance,the nonlinear mathematic model is established for the full power hydraulic brake system.The braking completion time and braking pressure in braking performance of the double-pipeline steering brake and parking brake are discussed by means of simulation experiments based on Matlab/Simulink,and the simulation results prove that the braking performance of steering brake and parking brake meets the designing requirement of the full power hydraulic brake system.Moreover,the test-bed experiments of the brake system for heavy vehicles are carried out.The experimental data prove that the braking performance achieves the goal of the design,and that the full power hydraulic brake system based on double pipelines can effectively enhance braking performance,ensure braking reliability and security for heavy vehicles.