电动液压助力制动系统控制及其紧急制动辅助研究

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汽车的电动化、智能化的发展对汽车的制动系统提出了更高的要求,对于新能源汽车,真空助力制动系统需要安装真空泵来提供真空源,从而使制动系统体积过大;并且传统的制动系统不能用于协调再生制动和摩擦制动。对于智能汽车,真空助力制动系统无法始终保证主动制动功能。因此,开发新型电动液压助力制动系统及其控制是适应未来汽车的必然选择。依托课题组与企业的横向项目“电动液压助力制动系统开发”,论文在电动液压助力制动系统结构与建模、助力制动系统控制策略、以及助力器紧急制动辅助系统等方面展开研究,主要研究内容如下:(1)针对目标匹配车型及制动系统功能定义,提出了电动液压助力制动系统结构,并介绍其工作原理,搭建了制动踏板模型、液压系统模型和电动液压助力器模型。其中,液压系统模型主要包括制动主缸模型和制动轮缸模型,电动液压助力器模型主要包括传动机构模型、反应盘模型、助力电机模型和摩擦模型。(2)提出了电动液压助力制动系统控制策略,该控制策略主要包括信号滤波处理、目标位移设计和助力电机伺服控制三个部分。信号滤波处理中采用卡尔曼滤波以得到更好的控制输入。通过对真空助力器中的反应盘工作原理进行分析,设计了踏板推杆与丝杆螺母滑套间的位移差,采用逻辑门限方法对制动踏板状态进行辨别。针对助力电机,采用三环PID和速度前馈控制算法。在Matlab/Simulink与AMESim环境下搭建电动液压助力制动系统的联合仿真模型,对上述控制策略进行仿真验证。(3)基于恩智浦公司的汽车级单片机MPC5744搭建了位移差传感器和制动系统摩擦实验台架,对位移差传感器精度进行分析,对采用的Pol-Ind摩擦模型参数进行辨别。在摩擦辨别实验中,采用粒子群算法对摩擦模型参数进行确定。(4)设计了制动系统的紧急制动辅助系统,通过识别驾驶员制动意图对制动系统紧急制动和正常制动两种助力模式进行控制,实现了紧急制动辅助功能,以解决驾驶员在紧急状况下因踏板力不足而导致制动距离过长问题。其中,通过Matlab/Simulink与AMESim联合仿真模型获得的数据采用隐马尔可夫模型对制动意图识别,正常制动与紧急制动意图的识别准确率高,并基于整车行驶环境对紧急制动辅助系统进行仿真验证。
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