集成式电子液压制动系统鲁棒性液压力控制

面向汽车集成式电子液压制动系统需求,设计一种鲁棒性液压力控制系统。基于系统特性分析发现,集成式电子液压制动系统为非线性时变系统,其工作受到温度、湿度、载荷扰动等多重不确定因素的影响,容易产生振荡的现象。因此要求液压力控制系统对外界不确定的扰动有较强的适应性,同时满足指标要求。利用基于系统改进的田口方法,提出一种集成式电子液压制动系统鲁棒性液压力控制方法。建立相关试验平台并利用该方法实现液压力鲁棒性控制。试验结果表明,所设计的鲁棒性液压力控制方法鲁棒性强,响应迅速,在500次试验内均保持稳健。因此,研究为非线性时变控制系统设计找到了一个新的设计方法,运用该方法设计出的控制系统可以使系统的输出对于干扰不敏感,在提高系统的鲁棒性的同时,优化系统性能。     

气缸低速爬行特性影响因素及补偿

通过建立气动模型并进行联合仿真,探讨了气缸低速爬行现象和系统定位误差的来源,具体分析了气源压力、负载质量、摩擦力差值对气缸爬行的影响。采用单神经元PID控制算法和叠加颤振信号的方法,代替传统PID控制。结果表明气源压力大、负载质量小、动静摩擦差值小时有利于阻止系统的爬行;采用单神经元控制和叠加颤振信号的方法解决了系统的低速爬行问题。仿真证明系统定位精度由±0.61mm提高到±0.25mm,为低速阶段气缸平稳运行提供了较理想的控制策略。     

气动比例阀摩擦力补偿机制及实验研究

探讨了比例阀摩擦力的产生机制,对气动比例系统叠加高频低幅颤振信号的摩擦力补偿机制进行了研究,并基于软件VC ,LabVIEW和MATLAB开发出摩擦力颤振补偿器。实验结果表明,通过在控制信号上叠加高频低幅的颤振信号,可以有效地克服系统的摩擦力,消除爬行现象,缩短滞后时间,提高系统的轨迹跟踪精度;颤振信号的频率和幅值对系统的轨迹跟踪精度的影响比较明显,而系统的滞后时间主要受颤振信号幅值影响。     

基于Stribeck模型的摩擦颤振补偿

针对摩擦力给气动比例系统带来的稳态误差和低速爬行问题,从实用角度来探索解决非线性摩擦力补偿的方法。基于粘弹性理论及Stribeck模型建立气动比例系统的摩擦数学模型。将该摩擦模型引入阀控缸系统的动态模型中,建立完整的系统运动模型。将高频低幅颤振信号叠加于系统中,对系统的摩擦机理变化以及稳定性的影响进行分析。理论分析表明,叠加合适的颤振信号后,系统的部分静摩擦力转化为动摩擦力,最大静摩擦力减小,响应速度提高,从而将系统的粘滑运动转换为一种平稳运动。试验发现,当颤振信号频率为系统固有频率的3.3倍,系统的定位精度由原来的0.516mm提高到0.284mm,滞后时间由原来的0.17s缩短为0.02s。证明对气动比例系统提出的摩擦颤振补偿理论是正确的。     

考虑关键非线性特征的集成式电子液压制动系统主缸液压力精确控制

针对具有"电动机+减速机构"形式的解耦式电子液压制动系统（Electro-hydraulic brake system,EHB）展开研究。针对主缸液压力控制过程中出现的爬行、死区和振荡等问题,设计一种考虑关键非线性特征（摩擦、PV特性）的主缸液压力精确控制算法。基于LuGre模型对摩擦非线性进行补偿,设计了压力自适应控制器。针对压力闭环控制在系统死区工作点处出现的问题,采用基于死区补偿的非线性控制方法。结合以上两种方法的优点,设计基于LuGre摩擦模型前馈补偿和死区补偿的联合控制方法,能够在考虑系统关键非线性特征的基础上,精确控制主缸液压力。通过联合仿真（AMESim&Simulink）和硬件在环测试对比验证各闭环控制系统的时频域响应特性,联合控制方法提高了系统的压力动态跟踪精度和响应速度。     

电子液压制动系统液压力控制发展现状综述

回顾电子液压制动系统液压力控制问题。电子液压制动系统(Electro-hydraulic brake system,EHB)是汽车制动系统的一个重要发展方向。主要特征是采用电子元器件替代传统制动系统中的部分机械零部件,保留了原有成熟可靠的液压部分,具有结构紧凑、响应快速、易于实现再生制动、制动力可精确控制等突出优点,容易实现多种主动安全控制功能。在剖析电子液压制动系统组成架构的基础上归纳出电子液压制动系统的液压力控制架构,以控制变量和控制算法为突破口,从主缸液压力控制和轮缸液压力控制这两个层面分别对国内外的研究进展进行综述,对能够应用于电子液压制动系统上的电磁阀特性进行分析,对其控制方式进行研究,提出对于电子液压制动系统液压力控制的发展展望。汽车的电动化和智能化对液压力控制算法的控制精度、适应性和鲁棒性要求进一步提高。液压力控制算法对整车的制动舒适性和操纵稳定性影响也有待进一步讨论。     

基于Byrnes-Isidori标准型的集成式电子液压制动系统液压力控制*

面向汽车制动系统需求,提出一种新型线控制动系统——集成式电子液压制动系统(Integrated-electro-hydraulic brake system, I-EHB),由电动机、滚珠丝杠副、次级主缸、踏板模拟器、踏板位移传感器和液压力传感器等部件组成。I-EHB液压力控制中系统存在摩擦等非线性因素的影响,造成时滞效应,控制精度低。针对该问题,将系统模型简化,采用Byrnes-Isidori标准型方法对系统进行分析,针对性地设计合理有效的控制算法对系统进行液压力控制,采用基于前馈-反馈控制和摩擦补偿的液压力控制算法。搭建试验平台,进行硬件在环台架试验,分别在不同幅值目标阶跃工况、不同频率的三角波和正弦工况以及梯形阶跃增减压工况下进行试验研究,以验证该控制算法在各种工况下的适应性。试验结果表明,采用该方法后系统响应速度快、控制精度高,系统性能得到明显改善。     

基于LuGre模型的气动位置伺服系统摩擦补偿控制

气动伺服系统的摩擦力/驱动之比较大,摩擦力模型复杂、受影响因素较多且存在一定的不确定性,导致精确建模比较困难;另一方面,摩擦力和气体的低刚度、弱阻尼特性相互作用导致爬行、黏滑振荡现象,严重影响了伺服系统的动态及稳态性能的提升。在综合考虑摩擦力特征、系统自身非线性、未建模动态不确定性及摩擦力和系统性能相互影响的基础上,结合LuGre摩擦模型,采用双观测器估计摩擦力模型中的部分不确定性参数,提出非线性自适应反步摩擦补偿控制方法。通过在低速和高速工况下分别进行试验验证,并与PID控制方法进行比较,结果表明非线性自适应反步摩擦补偿控制方法有效改善了起步阶段的动态滞后现象,减少了低速工况下爬行及高速工况下的黏滑振荡现象,提高系统的响应速度及跟踪精度。     

面向响应性能的集成式电子液压制动系统执行器参数优化

针对集成式电子液压制动系统,提出一种面向响应性能的执行器多参数优化匹配方法。结合执行器结构对其进行参数初步匹配;以电机角位移为控制变量,基于集成式电子液压制动系统状态方程建立电机角位移响应性能仿真模型;利用仿真模型分析执行器参数对角位移响应性能的影响;建立以角位移稳态误差和上升时间为优化目标的优化模型,并利用模拟退火粒子群算法求解。优化结果表明,优化后的执行器参数能有效改善集成式电子液压制动系统的响应性能。     

液压爬行现象及其控制

液压爬行是液压系统低速运行常发生的一种现象。文章详细阐述了液压爬行现象发生的力学原理,并从调整摩擦、增加液压系统刚度、减小运动件质量和降低运动件速度等方面提出了控制液压爬行现象的主要措施。     

考虑非线性特性的电控助力制动系统多闭环压力控制策略

针对电控助力制动系统(Electro-booster brake system, Ebooster)主动制动时面临的液压系统时变特性扰动、传动机构动静态摩擦阻碍以及底层伺服电机电磁特性耦合等诸多非线性难题,提出一种考虑非线性特性的压力—位置—电流多闭环压力控制策略。分析Ebooster主动制动工作原理并建立面向控制器设计的等效简化模型;基于自抗扰理论设计压力环控制器,补偿了液压系统时变特性扰动;采用鲁棒滑模变结构设计位置环控制器,考虑传动机构动静态摩擦阻碍和系统未建模扰动;通过李雅普诺夫稳定性理论设计电流环控制器,解决永磁同步电机双轴电流耦合问题。基于d SPCAE设备搭建了硬件在环台架进行算法测试验证。结果表明,提出的多闭环压力控制策略能够控制Ebooster实现主动制动功能,压力跟随的稳态误差在0.2 MPa之内,同时在多种压力跟随工况下表现出良好的控制效果。研究成果为机-电-液耦合的线控制动系统进行制动压力控制时面临的多种非线性扰动问题,提供了一种良好的解决思路。     

盘式制动系统参数对制动颤振的影响分析

为了研究盘式制动系统参数对制动颤振的影响,建立了二自由度的动力学模型,利用Matlab进行数值仿真,分别研究了制动初速度、制动压力、阻尼和刚度等因素对制动系统动力学特性的影响。根据得到的位移曲线和相图可以看出:随着制动初速度的增大,系统黏滞阶段持续时间减少,并逐渐进入稳定运动状态;制动压力相对较小时,制动系统处于稳定状态,随着制动压力的增大,摩擦片和制动盘的振动幅值也随之增大,振动强度变大;在阻尼增大的过程中,摩擦片和制动盘均由起初的纯滑动运动状态进入稳定运动状态,且达到稳定运动状态的时间也逐渐缩短;摩擦片在相对较小的制动刚度下即可达到稳定状态,而制动盘则需要有较大的刚度才能达到稳定状态。     

绳牵引轨道运输车辆液压制动系统的设计

绳牵引轨道运输车辆是一种依靠钢丝绳牵引的煤矿运输设备,主要运行在矿井长距离、大坡度巷道中。在长期工作时,钢丝绳会出现断裂或者打滑的现象,运输车辆必须要及时制动停车,因此为绳牵引车辆提供足够制动力对煤矿安全至关重要。目前的制动装置大多使用碟簧力或者利用制动车自身重力与轨道摩擦制动,这两种方式的制动力有限,制动距离长。针对以上问题,采用液压制动方案对轨道车辆的制动性能进行研究,设计了整个液压制动系统,蓄能器作为主要动力源,并用充液阀稳定蓄能器压力,确定了液压系统的主要参数,合理选择了液压系统的元器件,设计了正压式的制动执行机构,对整个装置进行合理的布置,最后,基于所搭建的制动梭车液压系统试验台,进行了蓄能器建压和制动力测试。结果表明,该系统可以有效提供稳定的液压力,满足了对制动力的需要。     

轿车电磁与摩擦制动集成系统混杂控制方法

针对电磁与摩擦制动集成系统在车辆制动模式切换过程中存在的混杂动态特性,在建立电磁与摩擦制动集成系统的数学模型的基础上,建立电磁与摩擦制动集成系统的混杂Petri网模型,利用共同Lyapunov函数法分析集成制动系统在制动模式切换过程中的稳定性,提出制动模式切换动态协调控制的基本算法和改进算法。得出以下结论:在制动模式切换过程中控制车轮纵向滑移率使其始终低于路面的最佳滑移率,可以充分保证电磁与摩擦集成制动系统在制动模式切换过程中的稳定性。由于电磁制动器相比于电子液压制动具有较好的控制性能,因此在进行电磁制动与电子液压制动的协调控制的过程中,电子液压制动主要用于提供一定的制动强度,而使用电磁制动跟随驾驶员的制动意图;同时这也可以显著降低高速电磁阀的作用频次,提高电子液压制动的可靠性。     

Full Power Hydraulic Brake System Based on Double Pipelines for Heavy Vehicles

The hydraulic caliper disc brake system with air-over-oil is widely adopted at present for heavy vehicles,which makes use of air pressure system propelling the hydraulic pressure system acting on friction plates divided and combined for braking.There are some disadvantages such as pneumatic components failure,dust polluted and produce lots of heat in hydraulic caliper disc brake system.Moreover,considering the demands of the high speed,heavy weight,heavy load and fast brake of heavy vehicles,the full power hydraulic brake system based on double pipelines for heavy vehicles is designed and analyzed in this paper.The scheme of the full power hydraulic brake system,in which the triloculare cylinder is controlled by dual brake valve,is adopted in the brake system.The full power hydraulic brake system can accomplish steering brake,parking brake and emergent brake for heavy vehicles.Furthermore,electronic control system that is responsible for coordinating the work of hydraulic decelerator and hydraulic brake system is developed for different speed brakes.Based on the analysis of the influence of composed unit and connecting pipeline on braking performance,the nonlinear mathematic model is established for the full power hydraulic brake system.The braking completion time and braking pressure in braking performance of the double-pipeline steering brake and parking brake are discussed by means of simulation experiments based on Matlab/Simulink,and the simulation results prove that the braking performance of steering brake and parking brake meets the designing requirement of the full power hydraulic brake system.Moreover,the test-bed experiments of the brake system for heavy vehicles are carried out.The experimental data prove that the braking performance achieves the goal of the design,and that the full power hydraulic brake system based on double pipelines can effectively enhance braking performance,ensure braking reliability and security for heavy vehicles.     

用于电子稳定程序(ESP)在线控制的液压模型和反模型

对汽车电子稳定程序(Electronic stability program,ESP)的液压系统进行仿真分析和测试.建立包括液压控制单元的控制阀、柱塞泵、制动软管、硬管以及节流器等环节的主动增压模型;对主动增压系统进行模拟仿真,获取各个环节支配性特征参数.基于模型支配特征参数和试验数据,开发出液压模型和反模型,应用该模型进行ESP压力在线预估,获取控制过程中轮缸压力这一重要控制参量.仿真和试验表明,这种液压模型和反模型能够满足ESP在线控制要求.     

汽车电控液压制动系统动态性能分析及试验研究

为改善汽车主动安全性能,简化制动系统结构,研制一种电控液压制动系统,对其动态性能进行理论和试验研究。分析电控液压制动系统的结构原理和工作模式;根据关键零部件的液压特性理论推导电控液压制动系统的动力学模型;运用线性回归理论对系统模型中难以测量的关键参数加以辨识,利用自行研制的电控液压制动系统试验台测试数据进行模型验证;以BJ2500汽车为对象,研究电控液压制动系统制动过程,蓄能器压力、脉宽调制占空比、轮缸工作点压力及液压管路等因素对系统动态性能的影响;在制动性能测试试验场的平直路面进行电控液压制动系统的实车制动试验,结果表明所研制的电控液压制动系统动态响应速度快、控制精度高,制动过程车速平稳降低,制动方向稳定性好。