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电子机械制动器的设计与仿真分析
| 论文题名： | 电子机械制动器的设计与仿真分析 |
| 关键词： | 汽车电子机械制动系统;执行器;结构设计;间隙调控;PID控制 |
| 摘要： | 随着汽车行业整体的发展，智能化和电子化技术将越来越多地得到应用。为了提高汽车的制动效能与安全性，作为线控制动系统之一的电子机械制动系统逐渐成为人们研究的焦点。传统液压机械制动系统因液压管路分支较多并且油压上升与下降存在迟滞现象，这会引起制动迟滞从而影响行车制动安全；另外复杂的液压管路会导致汽车布置ABS、ESP等控制装置的难度增大。与液压机械制动系统相比，电子机械制动系统取消了复杂的液压执行机构，并且具有结构简单、体积小、响应速度快、控制精度高、节能环保等优点。除此之外，电子机械制动器更便于与ABS、ESP进行集成以简化结构，节省空间。 本文首先通过分析比较国内外现有的EMB执行器的结构特点，然后在此基础上进行一定的改进，并制定出几套可行的总体结构方案，再根据参考车型特点选择一个最佳的设计方案。该方案采用自制导向筒代替传统的套筒，自制导向筒上分布着一对对称的活塞，这可以增大制动块的受力面积，使制动摩擦片受力及磨损均匀并且传动平稳。确定了方案之后，再根据相关设计要求、法律法规和车型参数完成EMB执行器各个部件的选型与设计，然后运用AutoCAD完成EMB执行器结构二维结构图的绘制，再依据二维图形的结构尺寸，运用CATIA软件完成三维模型的搭建，然后将结构形状复杂的部件的三维模型导入ANSYS/workbench中完成有限元分析。 其次依据EMB执行器各部件的特点与力学关系建立各个部件的数学模型，再根据所建立的数学模型，在MATLAB/Simulink环境下完成其仿真模型的搭建。提出了一种在PID控制系统下，利用电机转速与电流信号分别识别制动摩擦片与制动盘的接触临界点与分离临界点的间隙调控策略。然后根据相关控制策略完成PID三闭环控制器的设计与仿真模型的搭建，再根据EMB执行器与控制器的设计参数，在MATLAB/Simulink环境下，完成对力矩电机特性与间隙调控策略的仿真与分析。 最后根据EMB系统的设计要求与设计参数，在实验室完成试验平台的搭建。运用所建立的试验平台完成对EMB系统中力矩电机的工作特性以及制动间隙调控策略合理性与优越性的验证。 |
| 作者： | 陈玉锦 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 刘志强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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