新型电子液压制动系统多通道压力控制与车辆稳定性优化研究【附数据】

新型电子液压制动系统多通道压力控制与车辆稳定性优化研究【附数据】

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/checkpaper/article/details/144679534

随着新能源汽车和智能汽车的快速发展，传统的制动系统已经难以满足日益增长的多样化需求。本文提出了一种基于双电机/双单腔液压制动缸的新型电子液压制动系统，通过创新的结构设计和控制方法，实现了更高的响应速度、更精确的控制能力和更强的容错能力。

新型电子液压制动系统结构方案设计及制动机理研究

通过分析新能源汽车和智能汽车的制动需求，本文设计了一种基于双电机/双单腔液压制动缸的新型电子液压制动系统。这种系统以更高的响应速度、更精确的控制能力及容错能力为设计目标。其创新点在于，系统引入了包括并行制动压力控制和多通道分时压力控制等多种工作模式，能够有效满足未来汽车电动化与智能化发展中的多样化需求。

相比传统制动系统，该方案在设计上实现了结构上的高度集成化和功能上的多样化，其核心优势包括：快速响应的制动压力控制能力、高精度的压力调节能力、强大的故障容错性能以及对驾驶意图的快速响应能力。具体来说，系统中每个液压制动缸均通过独立的电磁阀与各车轮缸相连，通过双电机的协调作用，能快速建立所需压力。同时，系统可灵活切换工作模式，如在高效制动压力控制需求下采用并行模式，而在更复杂的制动分配任务中切换到分时控制模式，减少了系统内部压力调节的复杂性。

此外，本文对该系统在整车制动性能中的应用进行了深入的机理研究。通过对制动横摆力矩扰动的影响分析，提出了优化的系统参数匹配设计。通过系统建模与仿真验证，设计了一系列性能指标（如响应时间、压力控制精度、失效容错能力等）的计算方法，为制动系统的参数优化提供了理论依据。这一阶段的研究为后续控制架构的开发奠定了坚实的基础。

新型电子液压制动系统控制架构及制动力分配方法研究

在上述新型制动系统基础上，本文提出了一种自顶向下分层的新型制动控制架构。该控制架构分为多个层次，包括控制命令解析层、控制目标决策层和制动力分配层。通过分层设计，可以更好地满足不同工况下的制动需求，并实现复杂工况下的制动力优化分配。

控制命令解析层主要用于解析驾驶员对纵向与侧向的操作意图，以保证系统对驾驶需求的快速响应。控制目标决策层通过对车辆侧向稳定性和防侧翻控制的全面考虑，提出了一种结合前馈与反馈控制方法的车辆纵向力控制算法，同时设计了基于离散滑模控制的横摆力矩分配算法。这些方法不仅可以提升制动过程中车辆的动态稳定性，还能在复杂工况下保证安全性。

制动力分配层进一步引入了基于约束优化的分配算法，以兼顾控制目标的多样性与轮胎路面附着性能。在这一框架下，各车轮的制动力能够根据车辆动态状态灵活分配，既满足制动需求，又避免了过度的轮胎滑移。特别是针对紧急制动与车辆稳定性控制的需求，分层控制架构能够提供快速、精准的反应。

这种分层设计的控制架构，具备很高的功能扩展性，可轻松整合新的控制算法与功能模块。比如，在未来的智能驾驶功能中，可以直接增加相关算法模块，而无需对底层架构进行重大调整。这种方法使得系统在保持高效性能的同时具备了高度灵活性，为适应汽车行业未来发展奠定了基础。

新型电子液压制动系统压力控制方法研究

为实现对压力的快速精确控制，本文基于双电机/双单腔液压制动缸的结构特点，提出了多种压力控制方法，包括并行制动压力控制方法和分时制动压力控制方法。在并行模式下，两个液压制动缸作为高低压源，通过电磁阀对轮缸压力进行实时调节。这种模式适用于快速制动需求，如高速行驶中的紧急制动，能够显著提高响应速度。

在分时控制模式中，系统依次调节每个轮缸的压力目标，并通过电磁阀的精准开关动作实现对各车轮压力的独立调节。这种方法通过优化压力控制顺序，降低了电磁阀的控制复杂性，同时保证了系统整体的调节精度。在较低速行驶或复杂路况下，该模式表现出更好的控制灵活性。

结合机械传动过程中不可避免的非线性特性（如摩擦力等），本文提出了一种前馈与压力反馈相结合的控制方法。在控制中，前馈部分主要用于补偿非线性误差，反馈部分则对实时压力进行动态调整。这种方法不仅提高了压力调节的准确性，还保证了系统在复杂工况下的稳定性。

这些压力控制方法能够在不同工况下灵活切换，不仅满足了电动汽车对精准压力控制的高要求，还显著增强了制动系统的容错能力。例如，在压力控制传感器失效的情况下，分时控制方法通过内置冗余策略，仍然可以保持基本的制动功能。这种多模式、多方法的控制机制，充分体现了新型制动系统的设计灵活性与适应性。

基于软件仿真平台及硬件在环仿真平台的控制方法验证

为验证所提出的制动系统结构和控制方法，本文搭建了基于MATLAB/Simulink的仿真平台，并集成了CarSim软件以实现整车动力学的高精度模拟。通过仿真验证，本文设计的控制方法在制动压力响应时间、控制精度等指标上表现出优异的性能。

此外，进一步搭建了基于dSPACE硬件平台的硬件在环仿真实验平台。在实验中，通过设置多种典型驾驶工况（如高速制动、湿滑路面制动、紧急避障等），对压力控制方法与制动力分配算法进行了验证。实验结果表明，新型制动系统不仅能够快速响应驾驶员的操作需求，还能在复杂工况下保持车辆的动态稳定性。

硬件在环仿真实验还对制动系统的故障容错性能进行了测试。在液压回路故障或部分传感器失效的情况下，系统仍然能够维持一定的制动性能，验证了其设计的可靠性与鲁棒性。这一验证工作为该系统的实际应用提供了有力支撑。

基于前馈和反馈控制的压力控制算法

function pressureControl(targetPressure, currentPressure)
    % 初始化参数
    kp = 2.0;  % 比例系数
    ki = 0.1;  % 积分系数
    kd = 0.05; % 微分系数
    errorSum = 0;
    previousError = 0;
    
    % 开始控制循环
    for i = 1:length(targetPressure)
        error = targetPressure(i) - currentPressure(i); 
        errorSum = errorSum + error;
        deltaError = error - previousError;
        
        % 前馈控制补偿
        feedforward = 0.8 * targetPressure(i);
        
        % PID反馈控制
        controlSignal = kp * error + ki * errorSum + kd * deltaError + feedforward;
        
        % 更新当前压力
        currentPressure(i) = currentPressure(i) + controlSignal;
        previousError = error;
        
        % 显示结果
        fprintf('Step %d: Target=%.2f, Current=%.2f, ControlSignal=%.2f\n', ...
            i, targetPressure(i), currentPressure(i), controlSignal);
    end
end

本文的研究成果为未来汽车制动系统的发展提供了新的思路和技术支持，具有重要的理论和实践意义。