90型无人驾驶自卸车电子机械制动系统研究

作     者：张港峡 

作者单位：长安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王欣

授予年度：2023年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：无人驾驶自卸车 电子机械制动系统 制动模式切换 制动扭矩分配 硬件在环仿真 

摘      要：矿山智能化是采矿业发展的重要趋势,其首要目标是安全高效。无人驾驶自卸车作为智能化采矿运输环节的关键载具,其制动系统也迫切需要进一步电控集成化并向智能化转型。电子机械制动系统具有响应快速、制动精准及电控一体化等优点,而大功率制动电机的发展也为电子机械系统的产品化打下了相关的零部件基础,在无人驾驶与线控底盘技术蓬勃发展的背景下,针对电子机械制动系统的研究和开发势在必行。本文以90型纯电动无人驾驶矿用自卸车为研究对象,根据矿区实际作业工况和车辆参数,设计了适用于该自卸车的电子机械制动系统。首先,分析了90型无人驾驶自卸车的结构和性能参数,按照矿业运输车辆安全性标准和汽车行业制动系统设计标准,明确了电子机械制动系统的功能和性能需求,设计了符合90型自卸车作业需求的电子机械制动系统整体方案、元件布置方案及电气方案,并对系统重要组成零部件进行了计算和选型;其次,分析了90型自卸车实际制动需求和矿区道路特征,针对行车制动、紧急制动及驻车制动三种制动模式设计了7种制动工况并给出了对应的制动参数,制定了不同制动工况之间的切换控制算法,分析了各制动工况应采取的扭矩分配策略并在此基础上设计了制动扭矩分配控制算法;再次,根据整车参数、所设计的电子机械制动系统及控制算法,建立了90型自卸车的纵向动力学模型、轮胎模型、驾驶员操作模型、制动感知输入模型、制动工况切换控制模型及各轮胎制动扭矩分配模型;最后,借助制动系统实物与所建立的数学模型组建了硬件在环仿真系统,用半物理仿真的方法对所设计的电子机械制动系统的可行性和有效性进行了验证。