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汽车ABS功能技术解读

创作时间:
作者:
@小白创作中心

汽车ABS功能技术解读

引用
1
来源
1.
https://www.atc-sh.com/info/dp/03041729364887.html

ABS功能介绍

行驶的汽车猛烈踩下制动器时,车轮会在路面上打滑,同时车辆会向前滑动。此时车轮处于锁定状态,驾驶员很难通过转向来控制车辆,制动距离也会变长,从而增加了发生事故的可能性。因此,如果分次踩下制动器,可以更稳定地控制转向,并且制动距离也会缩短。ABS是一种即使驾驶员猛烈踩下制动器,也能自动分次踩下制动器的系统。

1.1 ABS的工作原理

1.2 组成部分

  • 车轮速度传感器:
  • 液压控制单元(HCU):
  • ABS控制单元(ECU):

1.3 工作过程

1.4 ABS的优势

  • 安全性提升
  • 制动效率优化
  • 驾驶体验改善

1.5 ABS的应用场景

  • 普通道路行驶
  • 特殊路况

  • 高速行驶中的紧急制动

1.6 ABS的局限性

  • 不能缩短所有情况下的制动距离
  • 不能代替安全驾驶

ABS建模仿真

2.1 整体模型介绍

模块编号
模块名称
模块含义
输入
输出
1
Desired Slip(期望滑移率)
控制系统的目标滑移率,通常设定为一个固定值(如 0.2),以获得最佳抓地力。
无需外部输入,目标值由控制器内部设定。
目标滑移率,用于与实际滑移率比较计算误差。
2
Error(误差)计算模块
比较“期望滑移率”和“实际滑移率”的差值,计算出控制误差:
Desired Slip(期望滑移率)
误差信号,将传递给控制器用于制动力矩调整。
Actual Slip(实际滑移率)
3
Without ABS(无ABS模块)Gain模块:0为无ABS,1为有ABS
在没有ABS的情况下,滑移率反馈不被利用,制动过程简单直接地施加制动力矩。
滑移率作为输入,未经过控制器处理。
未调整的滑移率信号,用于对比ABS系统的效果。
4
Controller(控制器)
根据误差信号生成制动力矩信号,以调整车轮的制动力,使滑移率趋近目标值。控制器可能使用PID控制算法等。
Error(误差信号)
Braking Torque(制动力矩),用于调整车轮的制动力。
5
Wheel System(车轮系统)
模拟车轮动力学,制动力矩如何影响车轮的转动速度:
Braking Torque(制动力矩)
Wheel Speed , 车轮角速度
Tire Torque(轮胎作用力矩)
用于计算滑移率的参数。
6
Vehicle(车辆模型)
模拟车辆的整体动力学,包括车辆速度、车轮角速度和滑移率之间的相互作用。
Tire Torque(轮胎作用力矩)
Vehicle Speed , 车辆线速度
滑移率计算结果
Actual Slip(实际滑移率)。
7
SLIP(滑移率模块)
根据车辆线速度和车轮角速度计算实际滑移率:
Vehicle Speed
Actual Slip(实际滑移率),用于反馈控制。
Wheel Angular Speed
Wheel Radius
8
Vehicle Angular & Wheel Angular Speed(车辆与车轮角速度模块)
提供车辆和车轮的运动状态信息,包括车辆线速度和车轮角速度。
制动力矩和轮胎作用力矩
Vehicle Speed(车辆线速度)
Wheel Speed(车轮角速度)。
9
Stopping Distance(制动距离计算模块)
通过车辆速度的积分计算制动过程中的总制动距离:
Vehicle Speed
Stopping Distance(制动距离),反映车辆从开始制动到完全停止的移动距离。

2.2 ABS方程

2.2.1 滑移率的定义及含义

  • λ=0:
  • λ=1:
  • 0 < λ < 1:

2.2.2 轮胎附着力与滑移率的关系

  • 初始阶段(滑移率 λ<0.2):
  • 峰值阶段(滑移率 λ≈0.2):
  • 下降阶段(滑移率 λ>0.2):

2.2.3 滑移率 0.2 的实际意义

  • 最大制动力:

  • 可控性:

  • 避免抱死:

2.2.4 期望滑移率的经验来源

  • 轮胎材料:

  • 路面状况:

  • 车辆动态性能:

2.3 ABS建模

2.3.1 车轮建模

  • Tb:
  • Ff:
  • rw:
  • Jw:
  • dωw/dt:

2.3.2 滑移率建模


2.3.3 控制器建模

这里加法器(+ 和 -)

2.3.4 仿真结果分析

应用ABS的仿真结果

不包括ABS的仿真结果

2.3.5 制动距离比较

结 论

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