线控气压复合制动系统控制及硬件在环仿真研究

摘要

随着汽车保有量的增加，尤其是新能源汽车的急剧增长，人们对于节能、安全、环保的新能源汽车的要求越来越高。而城市公交车运行工况复杂，会造成大量的制动能量损失，为此开发先进的线控复合制动系统具有重要意义，并且应用于大型客车以及大型货车的线控气压复合制动技术的研发尚处于起步阶段。因此本课题以电动公交车为研究对象，设计新型的线控气压复合制动系统并对其研究，实现制动力的灵活分配，并保证制动安全，实现制动能量的最大化回收。
　　本文采用配有并联双腔气压制动阀的气压制动系统，把气压制动阀改装成线控制动阀，以该阀作为气压制动系统的执行元件，设计线控气压复合制动系统。对复合制动系统的气压制动部分和再生制动部分分别进行建模并分析其工作特性，建立制动系统的完整模型。通过建模分析，制动系统可以灵活控制前、后轴制动气室的气压，利用 PD控制算法，控制线控气压制动系统，实现了制动气压的准确控制。
　　为保证汽车的制动安全，建立汽车整车模型并设计滑模观测算法，以观测汽车制动时的车速；设计联合PID的滑模控制算法，以控制汽车制动时的轮速，避免出现车轮抱死，失去方向稳定性。仿真结果表明，观测算法能够精确的观测车速，滑移率控制算法能够把滑移率控制在目标滑移率附近。
　　设计基于滑移率的复合制动控制算法，并与传统的基于 I曲线的制动控制算法相比较，仿真结果表明基于滑移率的控制算法能够减小制动距离，并保证制动时的滑移率在目标滑移率附近，避免了车辆抱死。采用 ADVISOR软件进行策略仿真，把本文所建立的基于滑移率的复合制动分配策略模型和传统的复合制动分配模型加载到软件中，对比分析了包括软件自带分配模型的三种制动策略在不同循环工况下的能量回收情况。
　　最后，设计硬件在环仿真实验方案并搭建了Matlab/xPC控制实验台。根据线控制动系统的功能要求和实验目的设计了制动控制单元，实现必要的实验信息采集和制动气压的准确控制等。在自定义制动工况下，运行加载本文提出的制动力分配策略的整车制动模型，并分析制动过程中的参数变化，实验结果证明该系统能够良好的工作，并可以实现制动能量回收。

目录

第1章 绪 论

1.1课题来源及研究的背景和意义

1.2线控制动系统概述

1.3国内外研究现状及分析

1.4本文主要研究内容

第2章 线控气压复合制动系统设计

2.1气压制动系统结构

2.2线控气压制动系统设计方案

2.3复合制动气压制动工作模式

2.4气压复合制动系统建模

2.5线控气压复合制动系统稳定分析

2.6基于PD控制算法的线控气压复合制动系统

2.7本章小结

第3章 滑移率控制算法设计

3.1滑模变结构控制理论

3.2滑模变结构控制算法设计

3.3联合PID控制算法的滑模变结构控制算法

3.4滑模观测算法

3.5本章小结

第4章 复合制动策略及仿真分析

4.1复合制动算法约束条件分析

4.2整车质量识别

4.3复合制动控制策略研究

4.4复合制动策略ADVISOR软件分析

4.5本章小结

第5章 线控气压复合制动系统硬件在环实验

5.1硬件在环仿真实验方案设计

5.2电控单元硬件设计

5.3气压控制算法设计

5.4气压制动系统在环仿真实验分析

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢