ESP系统控制策略的基本原理.doc

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1、ESP系统控制策略的基本原理1)ESP液压执行单元的关键功能——主动制动的实现。如前所述，ESP系统的TCS和AYC功能的实现都需要通过主动制动来干涉制动压力。与此同时，在汽车主动安全技术中，GCC、ACC等功能都要求汽车能够实现主动制动的功能，从而加以控制。因此主动制动功能就成为ESP液压执行单元的关键功能。为了实现主动制动的功能，液压执行单元中需要两个动力源：预压泵和柱塞泵。预压泵为柱塞泵建立一定的背压，驱动柱塞泵正常工作。通过研究，可以考虑趋向于取消预压泵，实现单一动力源主动制动。这就要求ESP液压执行单元在无

2、背压条件下实现主动增压的功能，达到主动制动的目的。因此，如何实现这一功能的理论设计方法成为了研究热点。2)ESP液压执行单元动态特性分析。目前国内已经实现了ABS的产业化，而ESP系统在ABS的液压执行单元部分上只增加了吸人阀、限压阀、单向阀三个部件，同时泵的能力有所提高，能够实现主动增压的功能要求。但由于我国的汽车工业基础相对薄弱，国外的各公司又将这方面的研究成果不对外公开，而目前国内在液压执行单元所包括的多个液压单元的诸多参数的选择和匹配问题上技术积累较少。因此，开展ESP液压执行单元动态特性的仿真技术，有利于对

3、HCU的各个关键部件参数进行优化选择。同时，在进行ESP的实车匹配前，也可以利用仿真平台进行相关的硬件参数匹配，有利于ESP系统的产业化发展。3)高速开关阀在高频脉冲宽度调制(PulseWidthModulation．PWM)控制下的比例开度功能的实现。随着ESP技术的发展，对压力的调节和噪声的控制也提出了更高的要求，目前应用在HCU中的高速开关阀的PWM控制，也成为一个研究热点，在ABS控制策略中的阶梯增压阶段，就是典型的高速开关阀的PWM控制。但是，传统的高速开关阀的PWM控制，调制频率较低，集中在10～100H

4、z范围内，在这个频率下，高速开关阀的动作表现为一段时间开启，一段时间关闭。随着汽车主动安全技术的发展，越来越要求压力调节的精确性，以及噪声的进一步降低，高速开关阀的高频率PWM控制的研究提上了日程。由于高速开关阀的响应时间为2ms，在高频PWM控制下，调制频率达到了1kHz以上，高速开关阀的动作将会实现在开启或者关闭之外的第三种状态——中间位置，根据PWM控制占空比的不同，高速开关阀的开度也有所不同。因此，通过高频PWM控制实现高速开关阀的类似于比例阀的功能，不仅能够进一步提高压力调节的控制精度，而且可以减少由于阀芯

5、开启、关闭产生的金属撞击噪声。此外，在ESP系统中，存在限压阀，限制主动增压时的最高压力。通过高速开关阀在高频PWM控制下的比例开度功能，应用在限压阀上，使得限压阀在开度一定的情况下，起到溢流阀的作用，保证ESP系统主动增压的压力存在一个上限，防止压力增加过大。对ESP液压执行单元进行动态响应研究所需要的关键技术之一就是液压仿真技术。车辆液压仿真是仿真技术在车辆液压技术领域的一种应用，它在液压系统性能的改进与提高方面却日益发挥着愈来愈重要的作用，已经引起了国内外学者的高度重视，对其研究也从理论和应用两方面逐渐朝着更深

6、的层次拓展。液压仿真一般包括建立液压系统动态数学物理模型、求解数学物理模型及仿真结果分析等几个步骤。其中建模是仿真的前提和基础，建立数学物理模型的过程是否简洁而清晰，所建立的数学物理模型是否能准确、恰当地体现系统的动态特性，决定着仿真是否能够精确描述车辆动态性能。各种仿真方法的特点为：1)传递函数法。传递函数法是基于经典控制理论的一种研究方法，它只适用单输入单输出的线性定常系统，并且无法描述系统内部各变量之间的特征，对于具有众多固有非线性且很难进行线性化的一般液压系统来说，不可避免的会出现误差，难以取得较好的效果。2

7、)状态空间解析法。状态空间解析法是根据系统的结构和各物理量之间的相互关系，依照力学及流体定律建立系统的状态空间方程。相对于传递函数法，它可用于多输入多输出系统，并采用一组称为状态变量的系统参数来描述一个系统的状态和特性，当系统各状态变量的初始值及输入信号被确定后，系统在任意时刻的状态即被唯一确定，但其理论分析工作量大，对于比较复杂的液压系统，往往会因为考虑不周而造成建模的错误。3)功率键合图法。功率键合图法是用图形的方法描述系统中各个元件间的相互关系，它能反映元件间的负载效应和功率流动情况，还可以表示出与系统动态特性

8、有关的信息。利用相关变量间的因果关系，就可以很方便地由键合图写出适于仿真的状态方程。它的优点在于：一方面，功率键合图对功率流描述上的模块化结构与系统本身各部分物理结构及各种动态影像因素之间具有直观而形象的对应关系，便于理解其物理意义；另一方面，它与系统动态数学物理模型之间存在着严格的逻辑上的一致性，可以根据功率键合图有规则地推导出相应的数学物理