机电液一体化概述论文

机电液一体化概述论文内容摘要：

制动时、的滑移率的计算、滑移率和附着系数之间的关系及 ABS 的控制算法也有很深的研究。 国内现在生产 ABS 的公司不少，但大多数公司是和国外著名 ABS 公司合作生产。 完全自主生产开发 ABS 的有代表性的国内公司有：广州市科密汽车制动技术开发有限公司、重庆聚能汽车技术有限责任公司、东风科技汽车制动系统公司、西安博华机电股份有限公司等。 已开发生产的产品有单通道、三通道、四通道、六通道的气压和液压式的，适用于摩托车、轿车、大中型客车一、重型载货汽车、挂车的 ABS及相关零部件。 这些 ABS的制动性能指标达到了国外同类产品的水平，部分试验数据优于国外公司同类产品，在国内占有一定的市场。 估计 2020 年我国新生产的中、重型载货汽车，大、中型客车 ABS 的装车率为 100%，而小、微型客车 ABS 的装车率 为 20％，轿车 ABS 装车率为 50%。 国内对 ASR 的研究，大约开始于 20 世纪 90年代。 一些科研单位如清华大学、吉林工业大学、北京理工大学、同济大学、上海交通大学、济南重汽技术中心等对 ASR 技术的发展进行跟踪、研究，并取得了阶段性进展。 目前，我国科研人员主要针对 ASR 控制系统的控制策略、控制算法、逻辑等关键环节进行研究。 由于受电控发动机的限制，我国目前在 ASR 系统的控制理论方面大多侧重于采用以制动控制为主、发动机控制为辅的控制方法。 总的来说，距离产品化研究还有一定的差距。 因此国内尚无自主研发的集 ABS 和 ASR 为一体的 ABS/ASR 防滑控制系统产品出现。 第五节 . ABS/ASR 控制技术的提高 目前，虽然 ABS/ASR 已经广泛应用，但控制方法还是以逻辑门限值控制为主。 该控制方法虽比较简单，但逻辑复杂，所有的门限值都需要大量的实验来确定，调试起来很困难。 而且，采用逻辑门限值控制的 ABS/ASR 系统通用性比较差，需要针对不同的车型重新开发。 随着各种现代控制理论不断发展和完善，采用优化控制理论，可实现伺服控制和高精度控制。 将智能控制技术如模糊控制、神经网络控制技术应用到 ABS/ASR 系统中，可以提高系统 的自适应性和可靠性。 相对于目前的基于滑移率的控制算法，基于路面附着系数的控制算法容易实现连续控制，能适应各种路面变化，控制滑移率在最佳滑移率附近，使 ABS/ASR 的控制效果得以改善。 通过先进的测试手段可进一步完善 ABS/ASR 功能。 例如， ABS 控制车轮制动防滑时，车速没有直接测量，而是通过轮速的波动情况估取参考车速作为车速，然后计算滑移率用以控制，所以， ABS 控制时的滑移率不能保证其准确性。 随着传感器制造和集成技术的发展，添加车身速度传感器来测量车身速度，可提高ABS/ASR 的控制效果。 线制动系统 BBW（ BrakebyWire）是制动控制系统的发展方向之一。 BBW将传统制动系统中的液压油或空气等传力介质完全由电制动取代，电能作为能量来源。 制动时由电动机驱动制动钳块，整个系统内没有液、气压管路，可省略许多管路和传感器，因而结构简捷。 BBW 由电线传递能量，数据线传递信号，制动反应时间缩短，极大地提高了汽车的制动安全性，并为将来的智能汽车控制提供条件。 此外，在电子控制系统中设计相应程序，操纵电控元件来控制制动力的大小及各轴制动力分配，可完全实现 ABS 及 ASR 等功能。 BBW 是一种全新的制动理念 ，但仍有一些问题需要解决：目前车辆的 12 V/24 V 电源系统无法提供如此大的能量，需采用高品质的 42 V 电源；因为不存在独立的主动备用制动系统，因此需要一个备用系统保证制动安全；车辆在运行过程中会有各种干扰信号，如何消除这些干扰信号造成的影响是急需解决的问题。 电子制动系统 EBS[10]（ Electronically ControlledBraking System）是适应对汽车及挂车制动系统稳定性逐步提高的要求，在 ABS/ASR 基础上发展起来的一套综合电子控制系统。 它除了包含 ABS/ASR 的基本 功能外，还具有以下特点：① EBS优化了各车轮间、主车与挂车或半挂车间的制动力分配。 通常，对于常规制动系统而言，牵引车和挂车之间的制动协调性不能总是处于理想的匹配状态，尤其在与牵引车相配的挂车经常更换的情况下。 EBS 会在任何状态下监控到主车与挂车的不兼容性，自动调整主车与挂车之间的制动力分配，满足主车和挂车制动协调性的要求，改善车辆的安全性。 前后桥衬片磨损协调，总磨损量达到最小，所有衬片更换间隔一致，缩短了维修时间，降低运行成本。 同时，制动力的协调还可以增加制动舒适性。 ② EBS 通过制动管理系统将辅助制动和行车 制动统一管理。 它确保在每一次制动时，实现无磨损制动（缓速器、发动机制动承担大部分的制动工作，因此可以使行车制动器的温度保持在一个最低的水平，制动衬片的磨损降低）。 ③改善了 ABS/ASR 的功能，改善了制动响应时间和车辆的制动反应，缩短了制动距离，改善制动稳定性。 舒适的制动感应，几乎达到轿车的制动感受。 ④ EBS 具有完善的诊断和自检测功能，可提供关于制动系统的即时信息，任何故障都可以被系统监测到，并准确显示以提示维修。 维修专家据此排除故障。 目前， EBS 在载货汽车和客车上得到应用，是 ABS/ASR 在商用车 领域的替代产品。 ABS/ASR 市场将逐渐减少，因为 EBS 将考虑用于轻型车。 第五节 .控制功能的扩展和集成 1. 和电子制动力分配 EBD（ Electric Brake force Distribution）组合 和电子制动力分配 EBD（ Electric Brake force Distribution）集成，形成ABS/ASR/EBD 系统，可以明显改善并提高 ABS 的功效。 EBD 的功能就是在汽车制动的瞬间，高速计算出 4个轮胎由于附着力不同而 导致的摩擦力数值，然后调整制动装置，使其按照设定的程序在运动中高速调整，达到制动力与摩擦力（牵引力）的匹配，以保证车辆的平稳和安全。 当紧急制动车轮抱死的情况下， EBD 在ABS 动作之前就已经平衡了每一个轮胎的有效地面附着力，可以防止甩尾和侧移，并缩短汽车制动距离。 2. 和电子稳定性程序 ESP（ Electronic Stability Program）组成 和电子稳定性程序 ESP（ Electronic Stability Program）系统集成 [11]，形成ABS/ASR/ ESP 综合控制系统，可解除汽车制 动、起步和转向时对驾驶员的高要求。 ESP 又称汽车动态控制 VDC（ Vehicle Dynamics Control）。 1995 年， BOSCH 推出基于 ABS/ASR 系统开发出的电子稳定性程序 ESP。 ESP 在吸收 ABS/ASR 优点的基础上，添加转向传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器和横摆角速度传感器等传感器，具有启动对制动力和汽车行驶方向进行修正、补偿的功能。 ESP 通过对各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，使 ABS/ASR 自动地向一个或多个车轮施加制动力，将车辆保持在驾驶者所选定的车道内，来帮助车辆维持动态 平衡。 因此，可以使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性，在转向过度或转向不足的情形下效果更加明显。 ACC（ Adaptive Cruise Control）组成 和汽车巡航自动控制 ACC（ Adaptive Cruise Control）系统集成 [12]，形成ABS/ASR/ACC 综合控制系统，可解除汽车制动、起步和保持安全车距方面对驾驶员的高要求。 ACC 装置是近年来发展起来的一项汽车主动安全技术。 装备 ACC 装置，可自动根据主目标车辆与主车车辆的相对距离、相对速度和路面状况参数，判定主车的理 想安全距离，并实时自动调节主车车速，使之实际车距不小于理想安全距离，因而，可在较大程度上避免碰撞事故发生，具有良好的安全行驶效果。 由于 ABS/ASR 和 ACC 都要用到相同的轮速采集系统、制动力调节装置以及发动机调节装置，在汽车 ABS/ASR 集成装置的硬件基础上，添加一个车距传感器及相应的电磁阀即可实现 ACC 功能。 因此 ABS/ASR 与 ACC 的集成，不仅可以降低成本，而且可以提高汽车的整体安全行驶性能。 ，提高整体控制性能 随着汽车电子化程度不断提高，汽车上 ECU 数目越来 越多。 为了提高信号的利用率，要求大量的数据信息能在不同的 ECU 中共享，汽车综合控制系统中大量的控制信号也需要实时交换。 传统的电器系统大多采用点对点的单一通讯方式，已远不能满足这种需求。 为此，总线技术被引人到汽车电控系统中。 今后， ABS/ASR控制系统的开发将基于总线技术进行，实现与其他控制系统的信息共享。 例如，利用 CAN 总线和 SAE J1939，可以很容易实现机械式自动变速器 AMT（ Automatic Mechanical Transmission）和 ABS/ASR 之间的数据传输，实现资源共享。 ABS 采集的 汽车轮速信号，可以通过变换得到变速器的输出轴转速为 AMT 所用，可减少传感器，降低控制系统的成本。 同时，减少了插接件，使 AMT 和 ABS/ASR 系统的可靠性和实时性提高。 ABS 工作时，可向 AMT 发出控制信息，要求 AMT 挂空档，提高 ABS 的工作性能，使车辆制动更平稳、更有效。 ASR 工作时可要求 AMT 向上换档减少力矩，使 ASR 的控制效果更好。 ASR 可使 AMT 避免在低附着路面起步和加速时出现反复换档现象。 因此，信息交换和共享可以使两个控制系统的功能比它们单独控制的功能更丰富和有效，使每个控制器的功能都更加完善，便于进 行更复杂的控制，为整车控制奠定基 第四 章 自动变速器的应用 第一节 .自动变速器的概述 变速器作为汽车动力传动系统的重要组成部分，对汽车的动力性、驾驶舒适性以及油耗都具有重要的作用。 因为自动变速器运用计算机和电子控制技术实现汽车的自动变速，能够消除驾驶员换挡操作技术的差异，降低驾驶员的劳动强度，提高行车的安全性，所以自动变速器在现代汽车上的应用越来越广泛 第二节 .自动变速器分类及在汽车上的应用。 目前汽车上使用的自动变速器主要有电控机械自动变速器（ AMT）、液力机械自动变速器（ AT）、无级自 动变速器（ CVT）及双离合自动变速器（ DCT） 4 种类型。 1 电控机械自动变速器（ AMT） 结构特点和工作原理 AMT 是在原手动变速器（ MT）基础上，附加了一套电控液压装置。 工作时通过电子控制单元（ ECU）控制液压装置，来操纵有级机械变速器的离合器和换 挡杆，使离合器自动地进行分离与接合，变速器挡位的切换则由 ECU 根据车速、发动机转速和节气门开度来自动控制，从而实现了有级机械变速器的自动离合和自动选挡。 优点 1）传动效率高，燃料经济性好。 除了在起步过程中有一定的摩擦能量损失外，其余时 间能量损失很少，其传动效率要高于手动变速器，可高达 95%以上。 2）结构简单，制造和维护成本低，仅为 AT 的 1/3 ～ 1/4。 3）适用于各种车型。 尤其适用于商用车，由于城市公交客车换挡频繁且要求车辆使用成本低，因此， AMT 也是其最佳的选择。 不足 1）换挡平稳性不高，舒适性较差。 与 MT 相同， AMT 所有挡位的切换都要经过空挡，换挡时动力必须中断（属于非动力换挡）。 2）控制参量太多，实现自动控制困难。 由于换挡过程中，离合器和加速踏板必须与选换挡操作协调配合才能使换挡时间最短，换挡平稳，所以控。