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车辆电子机械制动系统防抱死制动控制器研究

车辆电子机械制动系统防抱死制动控制器研究

作者：董现伦江苏大学

学位级别：硕士

车辆电子机械制动系统(EMB)是一种新型制动系统。EMB体积小,响应快速,性能可靠,没有液压制动回路,既安全又环保,具有很高的市场价值。车辆防抱死制动系统(ABS)作为提高汽车行驶安全性和制动稳定性的装置,能够防止车辆在紧急制动情况下... 详细信息

车辆电子机械制动系统(EMB)是一种新型制动系统。EMB体积小,响应快速,性能可靠,没有液压制动回路,既安全又环保,具有很高的市场价值。车辆防抱死制动系统(ABS)作为提高汽车行驶安全性和制动稳定性的装置,能够防止车辆在紧急制动情况下车轮发生抱死,避免驾驶员因失去对车辆方向控制带来交通事故的发生,现已成为汽车标准配置。防抱死制动控制器的研究是车辆电子机械制动系统研究的重要组成部分,同时也是实现汽车稳定控制、防滑控制等高级控制策略的基础。本文首先对盘式车辆电子机械制动系统的机械执行部分进行了分析,计算得到EMB驱动电机的各项参数,并进行驱动电机选型以及相应的驱动电路设计。然后,对车辆防抱死制动控制方法进行研究,分别建立了车轮模型、轮胎模型、液压制动器和电子机械制动器的数学模型。同时,建立了它们和模糊控制器、PID控制器、模糊PID控制器和路面识别的Matlab仿真模型。使用各模型进行仿真并对其防抱死制动控制效果进行对比分析,即液压制动器和电子机械制动器的防抱死制动效果对比分析;模糊控制器、PID控制器和模糊PID控制器的防抱死制动效果对比分析;带有路面识别功能的防抱死制动控制器和不带路面识别功能的防抱死制动控制器的防抱死制动效果对比分析。结果显示,带有路面识别模块的模糊PID防抱死制动控制器可以取得较好的制动控制效果。最后,基于FPGA技术设计了汽车电子机械制动系统防抱死制动主控制芯片,并对模糊PID控制器的功能进行了实验验证。本文率先基于FPGA技术设计车辆盘式EMB防抱死制动系统主控制芯片,可以将普通制动控制器、防抱死制动控制器进行整合与路面识别技术一并融入车辆EMB。将模糊PID控制器模块、路面识别模块、电机控制模块等各个独立的功能模块集成到一个芯片(FPGA)中,提高了EMB系统的安全稳定性,减小了控制系统的功耗和体积,缩短了系统的设计周期,增强了各功能模块的可复用性,便于以后系统的升级和改造。利用FPGA开发平台,电动脚踏以及直流电机对模糊PID控制器进行实验验证,结果证实模糊PID控制器可以实现对电机转速的精确控制,达到了预期的效果。

关键词：电子机械制动系统防抱死制动系统路面识别模糊PID 现场可编程逻辑门阵列

双行星排电子机械制动系统优化设计与能量回收策略

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双行星排电子机械制动系统优化设计与能量回收策略

作者：孙开培南京航空航天大学

学位级别：硕士

作为一种创新式的汽车线控制动系统,电子机械制动系统(electro-mechanical braking,EMB)执行器可以安装在每个车轮上,控制自由度高,并可集成各种功能,且不须要增加额外附件,只须相应控制逻辑即可,是未来制动系统的发展方向之一。由于在... 详细信息

作为一种创新式的汽车线控制动系统,电子机械制动系统(electro-mechanical braking,EMB)执行器可以安装在每个车轮上,控制自由度高,并可集成各种功能,且不须要增加额外附件,只须相应控制逻辑即可,是未来制动系统的发展方向之一。由于在当前的技术条件下EMB存在占用空间大和最大制动力不足等缺点,研究新型EMB执行器和优化方法具有重要意义,在本文中,以前轮驱动电动汽车为平台,设计了一种双行星排电子机械制动系统(dual-planetary EMB,DPEMB),并对其参数优化设计、工作模式和实现能量回收进行了深入探究。具体研究工作包括:首先,以某型前轮驱动电动汽车为参考,建立包括三自由度纵向车身模型、动力电池、轮胎等的整车模型,参考相关文献选择一种典型的EMB执行器的实现形式,建立详细的EMB执行器模型。依据整车要求分解EMB的设计目标,按照传统设计步骤,查阅设计手册,对EMB执行器进行详细的参数匹配计算。然后,以多目标优化设计为指导思想,将典型结构的EMB改型为双行星排电子机械制动系统。以多目标优化思想为指导,基于遗传算法对DPEMB做参数优化设计。优化完成后,对比普通EMB执行器和DPEMB执行器参数变化,并仿真分析优化后的DPEMB性能。最后,针对DPEMB设计“制动间隙消除+双环PI堵转力矩控制”的分阶段控制方法,通过仿真验证了该控制方法的有效性。将DPEMB集成入整车系统中,分析NEDC循环工况下普通EMB和DPEMB的能耗情况。设计一种考虑路面附着系数的新型制动能量回收分配策略,选择四种标准循环工况,仿真分析新型策略相对三种典型策略在能量回收效率、制动安全性和不同附着系数路面回收效果的优势。研究结果表明:优化设计的DPEMB参数设计合理、制动间隙消除快、制动压力响应速度满足设计要求,对直流电机功率要求低。集成DPEMB的整车制动能耗低,基于该整车开发的新型制动能量回收策略在能量回收效率、制动安全性和不同附着系数路面的性能优于典型回收策略。

关键词：电子机械制动系统多目标优化遗传算法制动能量回收

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汽车电子机械制动系统及硬件在环试验台研究

汽车电子机械制动系统及硬件在环试验台研究

作者：张潇西华大学

学位级别：硕士

电子机械制动系统（Electro-mechanical Brake,EMB）是汽车线控技术的一个分支,它以其结构简单、利于布置、环保节能和维修方便等优点引起了国内外研究机构的重视。本文在分析了汽车电子制动技术的国内外研究现状的基础上,针对一些问题... 详细信息

电子机械制动系统（Electro-mechanical Brake,EMB）是汽车线控技术的一个分支,它以其结构简单、利于布置、环保节能和维修方便等优点引起了国内外研究机构的重视。本文在分析了汽车电子制动技术的国内外研究现状的基础上,针对一些问题和不足,对EMB进行了研究。主要研究内容如下:（1）总结国内外研制的EMB执行机构的优缺点,提出了三套EMB执行机构的总体方案,对比分析选取相对较优方案,采用程序化的设计方法进行零部件的校核计算。（2）对EMB执行机构包括制动电机、运动转换机构及制动器等关键零部件特性进行理论研究,建立了包括无刷直流电机、传动机构和制动器的数学模型,设计了该执行机构三闭环PID控制系统结构,并在Matlab/Simulink环境下进行仿真,验证了该执行机构控制算法的可行性。（3）在电子机械制动系统的基础上集成汽车防抱死制动系统。在Matlab/Simulink环境下搭建了总体仿真模型,包括四分之一车辆模型、轮胎模型、EMB执行机构模型,设计了基于滑移率的PID和模糊PID两种控制算法。使用上述算法在单一直线路面和跃变路面上进行了对比仿真实验。结果表明,模糊PID控制能够有效地弥补PID控制的不足,明显地提高了制动性能。（4）搭建了基于Matlab/Simulink Real-time的EMB硬件在环试验台,并进行了系统功能测试。结果表明,该系统工作稳定可靠,能够满足EMB控制器算法的开发。

关键词：电子机械制动系统执行机构滑移率模糊PID控制硬件在环

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汽车电子机械制动系统控制策略研究

汽车电子机械制动系统控制策略研究

作者：周昱印长安大学

学位级别：硕士

随着汽车的电动化与智能化发展,汽车底盘线控化成为未来趋势。电子机械制动系统(Electro-mechanical Brake,EMB)使用力矩电机与机械式运动转换机构取代了液压元件,为汽车制动系统的设计带来了新的挑战,是线控制动系统的重要发展方向。... 详细信息

随着汽车的电动化与智能化发展,汽车底盘线控化成为未来趋势。电子机械制动系统(Electro-mechanical Brake,EMB)使用力矩电机与机械式运动转换机构取代了液压元件,为汽车制动系统的设计带来了新的挑战,是线控制动系统的重要发展方向。本文结合电子机械制动系统国内外研究现状,对电子机械制动系统的控制策略与车辆减速度控制与防抱死控制策略进行研究。首先介绍了EMB系统执行机构的结构与工作原理。建立执行机构中各个模块的数学模型并在Matlab/Simulink中完成执行机构仿真模型的建立。提出EMB系统执行机构的设计要求,并完成单件执行机构所需部件的参数计算与选型。设计电子机械制动系统三阶段控制模式控制策略。针对常规PID控制算法在压力控制上的局限,以及模糊PID控制等存在设计复杂、控制参数较多的问题,提出基于前馈-二阶线性自抗扰(LADRC)算法的制动压力控制策略。仿真验证了执行机构控制策略的有效性,及比常规PID制动压力控制算法的优越性。设计了基于滑移率减速度混合控制(Mixed slip-deceleration control,MSD)的车辆减速度控制策略,并通过对MSD控制量限值的方式实现车辆防抱死功能。在不同路面条件下进行仿真,结果表明减速度-MSD控制策略可以在不同道路条件下有效实现车辆减速度控制和车轮防抱死控制。搭建了基于1/4车辆动力学模型-测功机台架-电子机械制动系统的线控制动系统硬件在环试验台架。通过HIL试验,验证了电子机械制动系统控制策略的有效性和基于前馈-LADRC控制的制动压力控制算法的优越性,并验证了车辆减速度-MSD控制策略的有效性。

关键词：电子机械制动系统减速度控制硬件在环自抗扰控制滑模控制

考虑制动间隙的电子机械制动系统三阶闭环PID控制策略

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山东交通学院学报 2021年第1期29卷 7-14,20页

作者：张帅梁光成常宏郭金刚长安大学汽车学院陕西西安710064

考虑制动间隙,分析电子机械制动(electro-mechanical brake,EMB)系统的控制策略,研究EMB系统从制动开始到制动结束的控制方法,建立包含制动间隙控制在内的EMB执行器比例积分微分(proportional integral differential,PID)控制策略,在Mat... 详细信息

考虑制动间隙,分析电子机械制动(electro-mechanical brake,EMB)系统的控制策略,研究EMB系统从制动开始到制动结束的控制方法,建立包含制动间隙控制在内的EMB执行器比例积分微分(proportional integral differential,PID)控制策略,在Matlab/Simulink中进行仿真,改变EMB控制系统输入端的目标夹紧力,观察有无制动间隙时EMB系统夹紧力和电机转速的变化。仿真结果表明:该控制策略能提高EMB的响应速度和控制精度,尽快消除制动间隙,满足预期要求。

关键词：电子机械制动系统制动间隙控制三阶闭环PID控制仿真

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汽车电子机械制动系统的设计

汽车零部件 2012年第3期 63-66页

作者：吴小川李鼎焦志浩季维强现代汽车零部件技术湖北省重点实验室湖北武汉430070

简单介绍了电子机械制动系统(EMB)执行系统的一种设计方法并在Simulink下建立了仿真模型。EMB控制系统采用三闭环(压力环、转速环、电流环)结构串联而成,给出了其设计方法。并且对设计的系统进行了仿真,结果表明所设计的系统可以很好地... 详细信息

简单介绍了电子机械制动系统(EMB)执行系统的一种设计方法并在Simulink下建立了仿真模型。EMB控制系统采用三闭环(压力环、转速环、电流环)结构串联而成,给出了其设计方法。并且对设计的系统进行了仿真,结果表明所设计的系统可以很好地跟踪电流,同时可以很好地使电动机迅速达到目标转速,并且消除间隙的时间少,同时可输出较大的制动压力。验证了所设计EMB系统的合理性。

关键词：汽车制动电子机械制动系统

基于CAN总线的汽车电子机械制动系统设计研究

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南方农机 2019年第16期50卷 139-140页

作者：陈梦龙王勇信阳涉外职业技术学院

汽车安全性能的保障是未来汽车研发的重要方向之一。文章采用电子机械制动,提高汽车整体制动性能,改变传统汽车制动系统中存在的相应速度慢、线路复杂、制动效果无法达到社会发展的要求等问题,基于CAN总线系统,对汽车电子机械制动系统... 详细信息

汽车安全性能的保障是未来汽车研发的重要方向之一。文章采用电子机械制动,提高汽车整体制动性能,改变传统汽车制动系统中存在的相应速度慢、线路复杂、制动效果无法达到社会发展的要求等问题,基于CAN总线系统,对汽车电子机械制动系统进行模块化设计,达到智能化、一体化控制的目的,极大地提高了汽车驾驶的安全性。

关键词： CAN总线电子机械制动系统汽车

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汽车电子机械制动系统设计与仿真

内燃机与配件 2017年第7期 10-11页

作者：杨许黄河科技学院郑州450005

伴随着社会经济的快速发展和科学技术的不断进步,人们的生活水平与质量较之前都有了显著的提高,汽车作为一种交通工具逐渐成为人们出行的主要方式。针对人们的需求,对于汽车安全性的要求越来越高,而汽车电子机械制动性能已经成为衡量安... 详细信息

伴随着社会经济的快速发展和科学技术的不断进步,人们的生活水平与质量较之前都有了显著的提高,汽车作为一种交通工具逐渐成为人们出行的主要方式。针对人们的需求,对于汽车安全性的要求越来越高,而汽车电子机械制动性能已经成为衡量安全性的重要标志。因此,强化对汽车电子机械制动系统设计与仿真的研究十分有必要。

关键词：汽车电子机械制动系统设计仿真

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矿井提升机新型电子机械制动系统研究

煤矿机械 2021年第6期42卷 24-28页

作者：王传礼霍环宇靳华伟王顺许虎威安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学矿山智能装备与技术安徽省重点实验室安徽淮南232001

为实现线控技术在矿井提升机上的应用,以盘式制动器为对象,建立了提升机制动系统模型;考虑弹性变形和摩擦因数影响,进行了刚柔耦合多体动力学仿真及稳定性分析,搭建了基于行星齿轮减速器+螺旋变向的制动系统,得到了制动力和制动间隙消... 详细信息

为实现线控技术在矿井提升机上的应用,以盘式制动器为对象,建立了提升机制动系统模型;考虑弹性变形和摩擦因数影响,进行了刚柔耦合多体动力学仿真及稳定性分析,搭建了基于行星齿轮减速器+螺旋变向的制动系统,得到了制动力和制动间隙消除时间等参数。研究结果表明,该制动执行器在0.078~0.085 s完成对制动盘制动间隙的消除,0.03 s左右制动力趋于17 kN;当静摩擦因数为0.6时,基本无颤振现象,该制动系统具有较好的应用前景。

关键词：电子机械制动系统线控技术多体动力学盘式制动器摩擦因数