汽车制动防抱死系统故障诊断技术研究

摘要

汽车制动防抱死系统(Anti-lock Braking System，ABS)是重要的汽车主动安全控制技术,它通过控制电磁阀的瞬时开闭调节制动时轮胎的滑移率,使车轮与地面的附着系数最佳。ABS对缩短制动距离，提高制动稳定性具有重要的意义。本文针对ABS系统开发中面临的故障诊断技术进行研究，以期对ABS系统的故障诊断提供技术和方法。
　　本文的研究分为两个方面。一是结合硬件在回路的测试技术，建立了ABS故障模拟系统。通过模拟可能出现的传感器故障和执行机构故障，为ABS故障诊断方法和故障处理方法提供评测环境。二是通过故障重构技术，为ABS传感器故障诊断提供一种新的诊断方法。
　　本文首先分析了ABS系统结构和工作原理，在此基础上，确定了ABS故障模拟系统的功能需求，并基于硬件在回路技术进行了故障模拟系统的整体结构设计。为了评价故障诊断的实时性和不同状态下故障处理的正确性，本文给出了一种故障事件控制模块和故障生成模块方法，使不同控制状态模式下设置故障成为可能。本文给出的故障模拟系统不仅能满足ABS故障诊断性能的测试需求，也为后续的故障诊断技术研究提供了一个可靠的测试环境。
　　为了准确模拟ABS系统的各类故障，本文基于对电磁式轮速传感器和霍尔式轮速传感器工作原理的分析，提取了轮速传感器缺齿故障及传感头与齿圈间隙过大时的信号特征。并在此基础上，提出了一种轮速传感器缺齿、间隙过大、断路、短路故障的模拟以及轮缸压力传感器和回液泵、电磁阀的线路故障模拟软硬件设计方法，分析了轮速传感器输出正弦信号相位差对故障模拟信号的影响，给出了电路仿真和实验结果。针对ABS存在增压、减压、保压3种控制模式，以及不同控制模式下其发生故障会对制动性能产生不同影响的问题，本文给出了一种基于模型的控制模式预估方法，使得在ABS极限控制工况下产生设定的故障成为可能，为故障处理方法的评价提供了有效的检验环境。
　　本文对ABS中传感器可以描述为加性故障的一类故障，采用基于滑模观测器进行故障重构方法研究。通过建立轮缸非线性数学模型，针对轮缸压力传感器的断路故障进行了方法的应用。仿真结果表明，所研究方法能够实现轮缸压力传感器断路故障的故障重构。

目录

汽车制动防抱死系统故障诊断技术研究

RESEARCH ON FAULT DIAGNOSIS TECHNOLOGY OF VEHICLE ANTI-LOCK BRAKING SYSTEM

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目的和意义

1.4 本文研究内容与组织结构

第2章ABS故障模拟系统功能分析与结构设计

2.1 引言

2.2 ABS系统结构及工作原理

2.3 ABS故障模拟系统功能需求

2.4 ABS故障模拟系统结构设计

2.5 本章小结

第3章ABS故障模拟系统的实现技术

3.1 引言

3.2 ABS传感器故障模拟设计与实现

3.3 ABS执行器故障模拟设计与实现

3.4 故障事件控制及故障指令生成方法研究

3.5 本章小结

ABS故障诊断方法研究

4.1 引言

4.2 传感器的故障诊断方法简介与分析

4.3 ABS液压制动系统轮缸模型建立

4.4 基于滑模观测器的轮缸压力传感器故障重构

4.5 仿真结果及分析

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢