详情

原文传递商用车电子制动系统特性测试和控制算法研究

论文题名：	商用车电子制动系统特性测试和控制算法研究
关键词：	商用车;电子制动系统;阀体模型;制动力分配;自动紧急制动;硬件在环实验
摘要：	商用车具有轴距长、载荷大的特点，相对于乘用车，其制动距离更长。此外，传统的商用车采用气压制动，其传输介质均为压缩空气，这在传输过程中具有一定的迟滞特性，导致制动管路中压力的建立和释放均有一定的延迟，从而影响了商用车的制动效能。电子制动系统（ElectronicBrakingSystem，EBS）作为一种先进的电控制动产品，相比于传统气压制动，它可以有效提高商用车的行驶安全性、稳定性和可靠性，同时降低了维护成本和故障率。EBS集成了传感器、控制单元和执行器等部件，可以快速、准确地控制车辆的制动力，减小制动距离，从而提高制动效率和安全性。EBS由于采用底盘线控技术，可以与其他车辆系统进行集成，例如自动紧急制动（AutonomousEmergencyBraking，AEB）系统。随着交通运输行业的快速发展和对交通安全的高度关注，EBS对于商用车的重要性越来越突出，并获得了广泛关注，但是一些关键技术还有待进一步研究。　　针对上述问题，本文依托吉林省教育厅科学技术项目“智能交通环境下的线控汽车自动换道决策与控制策略研究”（项目编号：JJKH20231148KJ），在调研国内外商用车EBS研究现状的基础上，对商用车EBS特性测试和控制算法开展了研究，主要包括分析和测试商用车EBS的阀体特性，并建立EBS和整车动力学模型。然后，在此基础上设计制动力分配控制等算法，并基于EBS开发AEB控制算法。最后，通过离线仿真平台和硬件在环实验台对所研究的控制算法进行测试与验证，本文主要工作如下：　　（1）EBS动力学建模与仿真测试。首先，基于Amesim软件建立商用车EBS动力学模型，包括制动信号传感器、单通道桥控模块、制动防抱死系统（AntilockBrakeSystem，ABS）电磁阀和双通道桥控模块等阀体。然后，对某款产品级EBS部件的稳态和动态响应等特性进行测试。最后，对所建立的EBS模型进行典型工况下的验证与分析，保证模型的准确性以满足后续研究需求。　　（2）EBS控制算法的研究。首先，基于无迹粒子滤波（UnscentedParticleFilter，UPF）算法对车轮的垂向载荷进行估计，在此基础上，设计基于动态载荷的制动力分配控制算法，并引入减速度控制等多目标反馈控制，使得车辆能充分利用路面附着条件，提高制动效果。此外，通过减速度控制，使车辆在不同载荷下，驾驶员踩下相同的踏板开度，车辆能够以同样的减速度进行制动，从而减轻驾驶员的驾驶压力。最后，通过设置不同的典型工况，基于多软件联合仿真和硬件在环实验台对控制算法进行测试与验证。　　（3）基于EBS的AEB控制算法的研究。首先，针对商用车制动系统的响应特性分析制动过程，并对传统AEB控制算法中的安全距离模型和碰撞时间（TimeToCollision，TTC）模型进行研究。然后，基于上面所建立的EBS模型，提出基于时距指标的算法模型，并通过多级制动的控制算法和EBS制动力分配控制算法，实现AEB的功能。最后，通过软件联合仿真，验证分析AEB控制算法的有效性。　　（4）硬件在环实验台的搭建与测试。首先，搭建EBS硬件在环实验台，包括硬件部分、软件部分和实时系统三个模块。其中硬件部分包括实验台架、驾驶模拟器和EBS部件等；软件部分包括TruckSim、MATLAB和LabVIEW软件，用于商用车动力学模型的仿真和控制算法的开发；实时系统包括MicroAutoBox和NI-PXI机箱，用于数据采集和实时仿真等。然后，通过设计不同的工况，在该实验台的基础上进行阀体性能测试，并对制动力分配等控制算法进行实验验证。
作者：	何煜太
专业：	车辆工程
导师：	宗长富
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2023