Application ABS防抱死系统 防抱死系统 一个带有ABS防抱死系统的汽车液压制动系统的建模 防抱死系统的汽车液压制动系统的建模 近几年，由于电子控制系统的在汽车上得到了广泛的应用，汽车在舒适性和主动安全性方面得到了快速的提高。然而，这一汽车应用领域还处在一个发展期。尽管不断提升组件的安全性和可靠性，但是对一个正在逐步完善的控制系统进行仿真分析是非常有必要的。举例说明，在控制系统部分或者全部失效的情况下，制动系统不得不在基本的液压功能的基础上进行工作。 ABS、TCS和ESP都是汽车上的主动安全性系统，这些系统的主要作用是用于防止汽车发生事故。ABS和TCS主要是控制车轮的旋转运动，防止车轮抱死。对比ABS和TCS控制系统，汽车ESP控制系统是提高汽车行驶稳定性的系统。 系统结构和模型 下面的实例展示的是一个汽车ABS系统的仿真模型，其中包括制动执行系统（制动踏板，助推器和执行油缸）、液压控制单元（HCU）、电子控制单元（ECU）、管路、制动钳和一个简单的一维的汽车模型。SimulationX仿真软件提供了一个非常出色的多学科多领域的建模仿真平台，成功实现了将液压部分、机械部分以及控制器部分同时建立在同一模型之中。这个例子仅仅展示了SimulationX功能的一部分，在这个例子的基础上，可以通过简单的几个步骤，就能够实现一个3D的汽车ABS系统的建模。SimulationX还拥有实时仿真的功能，它可以直接和带有真正控制器的制动系统的物理模型进行连接，并实现硬件在环仿真。 图1 使用SimulationX软件建立的“半辆车”的制动系统模型 图1展示了用SimulationX软件建立的“半辆车”的制动系统模型，模型包括了拥有一个制动回路的液压控制单元。这个回路的液压钳控制前左侧和后右侧的制动盘。连接制动钳的模型是车轴惯量以及车轮和地面接触模型。 考虑了所有重要的物理属性 -液压油数据 -组件特性 - 温度 - 空气挥发 在SimulatinX软件平台或其它软件平台上建立机、台上建立机、电、液一体的汽车模型 在HiL环境下使用SimulatinX模型 ITI SimulationX 2008-04-25 Page 2 of 2 两个的ABS控制监测器监测车轮的转速。如果车轮出现锁死的情况，这时控制器会控制液压控制单元来执行关闭和打开进出口阀体，来或者降低油路的压力。通过液压元件库的标准元件来建立ABS液压控制单元。液压控制单元的内部结构组件被集成为一个子结构。这样做大大提高了一个复杂大模型的可读性和可用性，举例说明，对一个简单的有两个接口的外部拓展模型ECU来说，ECU包括以车轮锁死预测为基础的控制算法，车轮锁死预测依靠车轮的加速度和车轮的滑移。 仿真分析仿真分析 如图1所示，分析和优化控制器算法的功能性仿真可以用此模型来实现。分析和优化液压控制单元中的液压组件的尺寸计算以及制动钳尺寸计算完全可以用此模型来完成。 下面的图展示的是一个车辆速度和制动距离的瞬时仿真结果，这个仿真结果是在没有ABS辅助控制系统的情况下在干路面和湿路面两个条件下仿真出来的。汽车的初始速度设定在80km/h，并且通过一个恒定的压力100bar来控制制动系统。在这个图中特别要注意的是，在湿路面条件下车辆的制动距离展示了拥有ABS控制系统车辆的优越性，在这个仿真实例中，ABS控制系统降低了车辆制动距离，并且比没有ABS控制系统的车辆制动距离减少25％。 km/h80706050403020100-1001234s001234s102030v - mCar (wet with ABS)v - mCar (wet without ABS)40mx - mCar (wet with ABS)x - mCar (wet without ABS) Figure 1: Car velocity wet road conditions Figure 2: Braking distance wet road conditions 其它关注的结果还有，比如，车辆的速度、车轮的切向速度、制动钳的压力以及控制进口和出口阀运动的控制器输出信号等，在下图中展示了在一个0.5秒期间的仿真结果。 km/h40tangential wheel velocity velocity car-2outletValve - ECU_RR30120s1.5bar8070601.61.71.81.921001.5-21.61.71.81.92sp - brakeCaliper_rrinletValve - ECU_RR15040301.51.61.71.81.92s01.51.61.71.81.92s 图4 后置后驱（RR）汽车的速度（上图）和制动钳压力（下图） 图5 ECU控制进口和出口阀体运动的触发信号 SimulationX模型的标准件结构允许通过改变组件和参数来调整模型的满足新的要求，比如，改变泵的类型或者改变比例方向控制阀的类型。在同一个模型中，你也可以考虑温度或者空气挥发等对整个系统的影响。 ITI GmbH ⋅ Webergasse 1 ⋅ 01067 Dresden ⋅ Germany Tel. +49 (351) 26050 0 ⋅ Fax +49 (351) 26050 155 li@iti.de ⋅ www.simulationx.com.cn
