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原文传递客车气压制动系统时延分析及其控制技术研究

论文题名：	客车气压制动系统时延分析及其控制技术研究
关键词：	客车;气压制动系统;时延分析;安全控制;制动性能;横向漂移量
摘要：	客车气压制动系统在工作过程中，因为驾驶员反应、力与信号传递和执行机构动作等，致使车辆最终制动结果比期望的时间滞后，此即制动系统的时延；显然，这会影响客车的制动性能和制动过程中的行驶状态，并可能会因制动不良而导致交通事故。目前，在客车气压制动系统及其控制的研究中，没有充分考虑时延特性，多是依据经验或实验数据将系统时延设定为一个冗值，缺乏系统地理论分析。　　随着车辆安全性能要求的不断提高，客车主动安全控制的研究与应用得到了不断发展；气压制动系统作为其中的重要组成部分，其时延及其主动控制问题也日益突出。客车电子和网络控制技术的飞速发展与应用为制动系统时延的实时动态控制提供了实施的基础；同时，也对时延及其控制的理论研究提出了新的要求，因为“精确的控制需要精确的理论模型”。本文针对客车气压制动系统的时延问题，采用理论研究、试验和仿真相结合的方法，系统深入地研究制动系统中气动回路压力响应、执行机构动作和控制网络信号传输等时延的理论特性，以及时延的控制策略与方法，旨在主动实时有效地控制客车气压制动系统的时延，减小对制动性能的影响，改善客车制动过程中的行驶状态。论文的主要研究工作如下：　　 (1)在介绍客车气压制动系统的结构及其工作过程的基础上，分析客车制动过程的时间特性，提出客车气压制动系统时延的组成；推导客车气压制动系统时延所引起的纵向制动距离偏差和横向漂移量的计算公式，从而分析客车气压制动系统时延对客车制动性能的影响。　　 (2)采用理论分析与试验相结合的方法，研究客车气压制动系统气动回路制动控制阀的时延特性；建立客车气压制动系统制动回路压力响应时延的数学模型；通过仿真与试验，分析客车气压制动系统气动回路的压力响应时延特性；采用PWM控制方式，对客车气压制动系统气动回路压力响应时延的控制进行试验研究，论证其可控性，提出控制方法。　　 (3)采用等效原理，将客车气压制动系统执行机构各构件产生的累积动作延迟问题等效为制动块与制动盘之间的距离变化问题，建立执行机构的动力学方程，推导接触力的计算公式，提出执行机构动作时延的计算方法，并通过仿真与试验予以验证。　　 (4)依据组态模式，构建客车气压制动控制网络系统，分析其信号传输时延的组成；根据CAN协议的通信规范，提出控制网络系统信号传输时延的计算方法；建立客车气压制动系统控制网络试验系统，进行信号传输的时延试验，进一步分析控制网络系统信号传输的时延特性。　　 (5)为了实施客车气压制动系统时延控制，建立客车气压制动过程的动力学模型，用于描述客车在制动过程中的行驶状况，并验证模型的正确性和有效性。以此为基础，针对客车气压制动系统的时延，提出客车气压制动系统时延控制的策略和方法。　　论文的工作结果是客车气压制动系统的设计与开发，以及实现实时动态精确控制的理论基础和应用技术，将有利于增强客车气压制动系统及其控制的性能，提高客车气压制动的安全性、稳定性和精确性，保证客车在制动过程中的正确行驶状态，从而提升客车的主动安全性能。
作者：	覃涛
专业：	机械电子工程
导师：	李刚炎
授予学位：	博士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文