汽车电控液压制动系统性能分析和控制.pdf

Nanjing University of Aeronautics and Astronautics The Graduate School College of Energy and Power Engineering Analyseand Controlof ElectroHydraulic BrakingSystemfor Vehicle A Thesis in Vehicle Engineering by Zhang Hongsheng Advised by Zhilin Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering March, 2013 承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用此承诺书) 作者签名: 日期: 南京航空航天大学硕士学位论文 i 摘要电控液压制动(EHB)系统是一种新型的汽车制动系统,它以高压油提供制动能量方式取代了汽车传统液压制动的人力供能方式。由于EHB系统具有结构简单、响应速度快、易于控制、节能等优点,近年来成为汽车主动安全领域的研究热点。本文分析了EHB系统的工作原理;根据EHB系统的设计要求确定了EHB系统的结构方案。设计了EHB系统的主要结构部件,包括电磁阀、动力源模块、液压控制单元及高压油管。根据 EHB系统性能要求对电磁阀及动力源模块进行了选型;利用UG软件对EHB系统的液压控制单元进行了三维设计,并研制了液压控制单元的实体及其阀体盖;对承受高压的油管安全性进行了验算。考虑EHB系统的强非线性,利用功率键合图建模方法对EHB系统的主要部件进行建模;根据功率流方向将各部件的键合图模型转换为理论模型;考虑EHB系统的电、液及机械运动的耦合作用,建立与实际EHB系统更为吻合的汽车电控液压制动系统增压和减压过程的理论模型; 将理论分析结果与AMESim仿真结果进行比较,验证模型的正确性。在理论模型的基础上分析了增压过程及减压过程主要参数对EHB系统性能的影响规律,包括电磁阀参数、蓄能器参数及制动轮缸参数对EHB系统压力响应时间等性能的影响规律,为设计性能更好的EHB系统提供了理论依据。针对所建立的模型设计了四种控制器,包括BANG-BANG控制器、PID控制器、模糊控制器及鲁棒控制器。选取典型制动工况进行仿真分析,获得了BANG-BANG控制器的死区范围参数对EHB 系统控制精度的影响;PID控制的比例、微分、积分系数对EHB系统控制精度的影响;以及H∞鲁棒控制器的权函数对对EHB系统控制精度的影响;并对四种控制算法的仿真分析结果进行了比较。针对H∞鲁棒控制器设计时的权函数选择问题,采用遗传算法进行了优化设计,结果表明优化后的鲁棒控制器对EHB系统模型参数不确定性以及抗干扰性能明显提高。关键词:汽车主动安全电控液压制动系统键合图鲁棒控制遗传优化汽车电控液压制动系统性能分析与控制 ii Abstract The electro-hydraulic braking (EHB) system is a new kind of automotive brake system. The braking energy of EHB systemis provided by high pressure oil instead of humanforce in the traditionalbraking recent years,EHB system has been received more attention in the vehicle active safety research aera,due to its advantages, such assimple structure, fast response, easy to control, and energy saving. In this paper,the working principle ofEHB systemwas analyzed. From itsprincipleand the design requireme