轿车混合线控制动器控制技术与性能试验研究

摘要

传统的轿车液压摩擦制动系统在制动过程中会产生尖锐的制动噪音、粉尘污染，同时还有制动响应慢、制动摩擦片磨损严重等问题。轿车混合线控制动器具有液压摩擦制动、电磁制动(ECB，Eddy currentbrake)、电机制动三种制动方式，在保证制动要求的前提下有效避免单纯使用摩擦制动造成的种种弊端，同时还可通过电机制动回收部分行驶动能。如何协调轿车混合线控制动器的三种制动模式，开展其控制技术研究是发挥轿车混合线控制动器性能的重要基础。制动器作为轿车安全行驶的关键部件，在实际使用之前必须对其性能进行相关试验分析，轿车混合线控制动器的性能试验可以为制动器的结构参数选取以及控制器的设计等提供依据。
　　本文通过查阅国内外相关研究资料，分析了轿车混合线控制动器的工作原理，给出了轿车混合线控制动器的参数匹配过程。建立了混合线控制动器的数学模型，基于混杂系统控制技术在轿车混合线控制动器控制策略研究中率先提出了轿车混合线控制动器的分层协调控制策略，设计了基于模糊逻辑控制策略的混合线控制动器的控制器，并通过仿真分析验证控制器的设计。
　　结合现代测控技术和虚拟仪器技术，提出了混合线控制动器性能试验核心部分——测控系统的设计方案。根据轿车混合线控制动器性能试验的实际需求，设计了混合线控制动器性能试验测控系统，硬件部分包括驱动电机、磁粉离合器、传感器、数据采集卡等主要部件的选型设计以及相关的电路设计;软件部分主要进行了基于LabVIEW的功能程序的编写和前面板的设计。
　　在搭建的试验台架上进行轿车混合线控制动器的制动性能和能量回收性能试验，并且结合混合线控制动器的设计要求对试验结果进行分析，性能试验结果表明混合线控制动器有效减少摩擦制动的使用，提高了制动响应速度，同时可以通过电机制动回收部分制动能量。试验数据表明轿车混合线控制动器相较于单纯摩擦制动可使制动时间缩短至50％，电机制动发电功率可达900W。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 课题相关研究现状

1．2．1 轿车混合线控制动器的研究现状

1．2．2 制动性能试验的研究现状

1．3 研究的主要内容及章节安排

第二章 轿车混合线控制动器工作原理与参数匹配

2．1 轿车混合线控制动器结构

2．2 轿车混合线控制动器的工作原理

2．2．1 电磁制动原理

2．2．2 液压摩擦制动系统原理

2．2．3 电机制动原理

2．3 轿车混合线控制动器的参数匹配

2．3．1 电磁制动参数匹配

2．3．2 永磁发电机的参数匹配

2．3．3 液压摩擦制动系统的参数匹配

2．4 本章小结

第三章 轿车混合线控制动器的控制技术的研究

3．1 轿车制动过程分析

3．1．1 基于1/4车辆动力学模型的制动分析

3．1．2 液压制动系统模型

3．1．3 电磁制动系统模型

3．1．4 电机制动系统模型

3．2 轿车混合线控制动器的控制策略研究

3．2．1 混合线控制动器的控制策略设计要求

3．2．2 混合线控制动器的分层协调控制策略

3．2．3 驾驶员制动意图的预测

3．2．4 混合线控制动器控制流程分析

3．3 轿车混合线控制动器的模糊控制器的设计

3．3．1 模糊控制基本原理

3．3．2 控制器变量的选取与模糊化

3．3．3 模糊推理规则

3．3．4 混合线控制动器模糊控制器仿真分析

3．4 本章小结

第四章 轿车混合线控制动器性能试验测控系统设计

4．1 轿车混合线控制动器性能试验的总体设计

4．2 轿车混合线控制动器性能试验测控系统硬件结构设计

4．2．1 微机化测控系统的基本结构

4．2．2 基于虚拟仪器的测控系统的硬件组成

4．2．3 轿车混合线控制动器性能试验测控系统的硬件总体结构

4．2．4 测控系统的抗干扰设计

4．3 轿车混合线控制动器性能试验测控系统主要部件选型设计

4．3．1 驱动电机选型设计

4．3．2 磁粉离合器的选型设计

4．3．3 传感器的选型设计

4．3．4 数据采集卡的选型设计

4．3．5 电磁制动励磁线圈驱动电路的设计

4．3．6 发电机导电触发电路设计

4．4 轿车混合线控制动器性能试验测控软件结构设计

4．4．1 软件开发平台特点与应用

4．4．2 轿车混合线控制动器性能试验测控系统软件结构设计

4．5 轿车混合线控制动器性能试验测控软件模块设计

4．5．1 串口通讯程序

4．5．2 数据采集模块

4．5．3 制动力矩的采集模块

4．6 本章小结

第五章 轿车混合线控制动器性能试验与分析

5．1 轿车混合线控制动器制动性能试验与分析

5．2 轿车混合线控制动器发电性能试验与分析

5．3 本章小结

第六章 全文总结与展望

6．1 全文总结

6．2 展望

参考文献

致谢

在攻读学位期间发表的学术论文

攻读学位期间申请和授权的专利