电子控制ABS系统的非线性理论分析
摘 要：汽车防抱死制动系统是指在制动过程中,自动调节车轮制动力,防上车轮抱死以取得最佳制动效能的电子装置,简称ABS（Auto-lock braking system）。由于汽车制动过程具有明显的非线性、时变性和不确定性等特点,因此ABS的非线性变化分析非常重要。ABS是目前世界上普遍公认的提高汽车制动安全系统的方法之一。主要研究ABS系统制动力的非线性变化,从而提出改进对策。
关键词：电子控制;ABS系统;非线性分析;对策
在驾驶员、汽车和环境三者组成的系统中,汽车和环境之间的最基本的联系是轮胎与地面之间的作用力。由于汽车行驶状态主要是由轮胎与地面之间的纵向作用力和横向作用力决定的,因此车轮与地面之间的作用力必然要受到轮胎与路面之间附着力的限制。ABS系统可最大限度地利用轮胎与路面之间的纵向和横向附着系数,从而在制动过程中增强汽车的稳定性,防止侧滑和摆尾,同时在紧急制动过程中保持转向操作的稳定性能,有效利用纵向附着力可以缩短汽车制动距离,减轻轮胎磨损。随机电子控制ABS系统可根据其所处的状态将车轮的运动状态与路面的附着联系进行及时的、准确的控制,适应了汽车制动系统日益发展的需要,是国际ABS的主流。
由于汽车行驶时轮胎与地面之间的纵向作用力和横向作用力是非线性的,依旧存在一定的缺陷,通过研究ABS系统制动力的非线性变化,提出改进对策。
电子控制ABS的工作原理
汽车制动时由于车轮速度V1与汽车速度V2 之间存在的差异。当汽车正常运行时,V1≥V2;当汽车制动时,V1≤V2 ;因而会导致汽车轮胎 与地面之间产生滑移。如图1所示,道路附着系数与车轮滑移关系曲线可以看出：滑移率
当车轮以纯滚动方式与路面接触时,其中S=0,为纯滚动状态。当汽车车轮速度为汽车速度80%时,S=20%,为连滚带滑状态,此时车轮具有最大的纵向附着力和较高的侧向附着力; 当车轮抱死并转速为0时,S=100%时,其侧向附着力最小,只要很小的侧向力干扰,汽车便能产生侧滑。风力干扰、制动不均、路面倾斜等,都会使汽车产生侧滑。侧滑在行驶安全中最危险,最易产生交通事故,所以汽车行驶时,首先必需防止制动抱死。
研究表明：当滑移率8%≤S≤35%时,能传递最大制动力。制动防抱死的基本原理就是依据上述的研究结论,通过控制调节制动力,使制动过程中车轮滑移率在合适的范围内,以取得最佳的制动效果。
电子控制ABS的系统结构
ABS系统通常由传感器、控制器和调节器三部分组成,并通过线路连接成一个有机体,形成一个以滑移率为目标的自动控制系统。按照传感器、控制器和调节器的配置和控制方式不同可组成不同的ABS系统。而不同的系统具有各自的成本和性能。
