汽车主动悬架与制动防抱死系统集成控制研究

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1、2015年11月机械设计与制造工程NOV．20l5第44卷第11期MachineDesignandManufacturingEn~neefingVoI．44No．1lDOI：10。3969／j．issn．2095—509X．2015．11．009汽车主动悬架与制动防抱死系统集成控制研究陈灿波(娄底职业技术学院汽车工程系，湖南娄底417000)摘要：在7自由度半车模型的基础上，建立主动悬架和制动防抱死系统集成控制器。仿真分析表明，所建立的集成控制器不仅减小了制动时间和制动距离，提高了车辆的制动安全性，还可以有效减小车身在制动过程中产生的俯仰运动，改善了制动时的乘坐舒适性。关键词：主动

2、悬架；制动防抱死系统；比例积分微分控制；集成控制中图分类号：U463．33文献标志码：A文章编号：2095—509X(2015)l1-0039-05近年来，随着科技的不断进步与发展，人们对型，通过分析主动悬架系统和制动系统之间的车辆舒适性、安全性等性能的要求越来越高，主动相互关系，设计了一种集成控制器，对主动悬架和控制技术在汽车领域得到了广泛的应用，如主动悬制动系统进行集成控制，提高了车辆的舒适性和制架系统、制动防抱死系统(ABS)、四轮转向系统动安全性。(4WS)及车身电子稳定系统(ESP)等。这些系统能有效地提高车辆的舒适性与安全性等¨J。但1车辆系统模型是以上各个控制系统都是

3、以提高车辆某一项性能假设车辆左右对称，将前、后车轮和车轴简化指标为目的，而汽车底盘各子系统之间是相互联为非簧载质量，车身简化为簧载质量，不考虑车辆系、相互影响的，各可控子系统的简单组合并不能的横摆和侧倾运动，并假设车辆在水平路面上直线提高车辆的整体性能。因此，汽车底盘集成控制逐行驶和制动，建立半车模型，如图1(a)所示，单轮渐成为汽车主动控制的研究热点。制动模型如图1(b)所示。本文对汽车主动悬架和制动防抱死系统的联1．1悬架系统模型合控制进行了研究，以提高车辆的舒适性与制动性对悬架系统进行受力分析，得到簧载质量垂向能。基于上述目的，建立了一个7自由度的半车模运动微分方程：(a)半

4、车模型(b)单轮制动模型图l半车模型与轮胎制动模型收稿日期：2o15—07—22作者简介：陈灿波(1988一)，男，湖南娄底人，娄底职业技术学院助教，主要研究方向为车辆动力学仿真。·39·2015年第44卷机械设计与制造工程mb++厂2+q1十g2=0(1)0．5；为车速。其中和为悬架弹簧力和阻尼力：1．3．3制动器模型=

5、j}sf(z—b—z1)+c(一aOb一1)(2)本文所选盘式制动器产生的制动力矩为：==盯(+6b—2)+c(+bOb一2)(3)(P—P0)AFR(15)簧载质量俯仰运动微分方程为：式中：P为制动管路压力，受制动控制器的控制；Pn，bb一口(+q。)+b(A

6、十q2)=0(4)为制动管路输出油耗；叼为分泵效率；为制动效非簧载质量运动微分方程为：能因素；R为制动盘有效半径；A为制动分泵有效m，一一q1+。=0(5)工作面积，A=竹／4，其中d为制动分泵有效直m2一一g2+=0(6)径。其中。和为前、后轮胎力：1．4路面模型l=k,f(zl—01)+ctf(l一1)(7)本文采用滤波白噪声路面作为输入，表达式=ktr(z：一)+c(之一)(8)为：式(1)～式(8)中：m为簧载质量；m，m为靠(t)=一2z0(t)+2耵~／G0∞(t)(16)前、后非簧载质量；为簧载质量转动惯量；口，b为式中：名。为路面垂向位移为下截止频率；Go为路质心距

7、前、后轴的距离；，k为前、后悬架刚度；面不平度系数；∞为均值为0的高斯白噪声。c，c为前、后悬架阻尼；后lf，k为前、后轮胎刚度；1．5制动过程中动载荷计算c，c。为前、后轮胎阻尼；g。，q为前、后悬架主动控汽车在制动时产生的动载荷主要包括簧载质制力；z为簧载质量垂直位移；z，：为非簧载质量量产生的惯性力、车身俯仰运动惯性力和前、后非垂直位移；Zo。，为前、后轮路面垂直位移。簧载质量产生的惯性力，汽车前轮动载荷为：1．2整车运动模型AF=(AF+AF坩+△F疵+AF)／L(17)车辆沿速度方向运动方程为：△，△分别为车身制动时产生的惯性力++Fxr=0(9)矩与俯仰运动惯性力矩，即

8、：式中：M为半车质量；为车辆制动减速度；F△=mb沈(18)为前、后轮地面附着力。，F由下式表示：△=goo(19)Ff=Fa(10)式中：h为质心高度；为簧载质量俯仰角刚度，=／．t(11)=2(aek+b2k)。式中：，，为前、后轮附着系数；，为前、后轮△，△分别为前、后非簧载质量产生的惯垂直载荷。1．3制动系统模型性力矩．即：1．3．1轮胎转动模型△=mh(20)前、后轮胎旋转模型如下：△F凇：mh(21)，ff—FfR+Tbf=0(12)式中：，^分别为前、后