基于PVDF多传感器的轮胎防抱死仿真研究

摘要

目前,对于车辆防抱死系统的研究与检测主要是通过车辆道路试验来实现,需要消耗大量的时间和人力物力。因此,开展准确、可靠的仿真研究,对车辆防抱死系统的研究具有重要意义。以往对车辆ABS系统的建模与仿真方法,缺少具体的车辆组件模型和完善的物理系统模型,所建立的数学模型不能准确描述实际的系统。此外,通过对轮胎进行监测可以实时获取路面的信息,因此智能轮胎对提升车辆ABS的制动性能具有重要影响,但需要相应的传感器实现所需的监测功能。　　本文研究了PVDF(即聚偏二氟乙烯)多传感器在智能轮胎防抱死系统中的应用,主要完成了以下工作:1.基于跨学科物理系统建模和仿真工具Matlab/Simscape,实现了车辆防抱死系统的物理建模,包括轮速传感器、液压制动系统、ABS逻辑控制模块、考虑空气阻力的双轮车体模型;2.对PVDF传感器的原理特性进行了分析,构建了智能轮胎中的PVDF传感器阵列模型;3.在此基础上,针对干沥青、湿泥土和积雪三种路面条件的刹车过程进行了仿真研究,探讨了PVDF传感器在ABS系统中的应用。　　研究结果表明,基于Simscape搭建的仿真系统更接近于真实的物理模型,更有利于对ABS系统开展相关的动力学分析。PVDF传感器能够获取胎面—路面的形变信息,有助于精确、可靠、实时的估算路面附着系数,在构建轮胎动力学模型和改善ABS系统性能方面是切实有效的。

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第一章 绪 论

1.1 ABS与智能轮胎的发展概况

1.2 PVDF传感器研究现状

1.3 Simscape仿真工具介绍

1.4本文主要研究内容

第二章 车辆ABS基本理论

2.1 ABS组成形式

2.2 车辆制动状态下的受力分析

2.3 车辆防抱死系统的控制原理

第三章 车辆防抱死系统的建模

3.1 引言

3.2 双轮车体模型

3.3 轮胎模型

3.4 液压系统模型

3.5 轮速传感器及轮速估算

3.6 ABS逻辑控制策略

第四章 PVDF传感器原理特性分析

4.1 PVDF传感特性及膜片数目

4.2 PVDF压电薄膜的形变过程分析

4.3 PVDF因受垂直压力形变产生的电荷

4.4 PVDF因受胎面切向摩擦力形变产生的电荷

4.5 PVDF膜片电荷信号的应用

第五章 ABS仿真结果与数据分析

5.1 路面附着系数的估计

5.2 不同路况下ABS仿真结果与分析

5.3 不同路况与不同滑移率下PVDF电荷比较与分析

5.4 PVDF传感器对最大路面附着系数的估计

第六章 总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢