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汽车ABS高速电磁阀的动态特性研究

作 者: 肖建国
导 师: 邓兆祥
学 校: 重庆大学
专 业: 车辆工程
关键词: 气压ABS高速电磁阀 动态特性 硬件在环仿真试验台 试验研究
分类号: U463.526
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 153次
引 用: 1次
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内容摘要


汽车防抱死制动系统(ABS)作为汽车安全行驶系统中的一个重要组成部分,其性能的好坏直接关系到人们的生命安全问题。随着ABS在汽车上的广泛应用,从事有关ABS研究工作的人员也日益增多,但目前对于ABS的研究工作大多都集中在ECU的控制策略开发及ABS的匹配试验方面,而对系统的执行元件—压力调节器的研究则相对较少。ABS高速电磁阀作为系统的关键执行部件,其动态性能的好坏直接影响着ABS的制动性能。所以无论是ABS系统的开发,还是ECU的设计,对电磁阀的结构特点、参数及动态响应特性的研究都是必不可少的。首先,本文在全面了解国内外高速电磁阀研究的基础上,深入分析了气压ABS高速电磁阀的工作原理和内部结构,建立了气压ABS高速电磁阀的数学模型,基于Matlab/Simulink实现了阀芯位移、气室压力等参数的动态仿真,并对仿真模型进行了验证。其次,本文应用硬件在环仿真技术设计开发了单轮气压ABS硬件在环仿真试验台,将实际的气压ABS硬件嵌入到试验台中,通过搭建单轮硬件在环仿真试验台,检验所选的实时仿真系统能否满足实时性的要求,所选用的压力传感器、所开发的电磁阀驱动电路能否满足实验要求,所建的制动器模型、车辆模型能否满足精度和实时性的要求等,为控制策略的硬件在环仿真、各种电磁阀的性能测试和气压ABS系统的动态特性研究提供了充分的试验条件。同时,本文还应用单轮气压ABS硬件在环仿真试验台,对高速电磁阀的静、动态特性进行了试验研究,确定了输入信号的最优控制频率及有效占空比范围,并对不同频率和占空比控制下的系统压力响应特性进行了试验研究,分析总结了控制信号占空比和频率的改变对电磁阀动态响应特性的影响,最后对电磁阀在动作切换过程中的系统压力滞后特性进行了试验研究,得到了电磁阀各状态切换过程中的系统响应特性,为控制算法的研究和系统调节频率的选择提供了理论依据。最后论文综合气压ABS高速电磁阀的理论与试验研究结果,分析总结了电磁阀的延迟特性以及影响电磁阀动态性能的因素,并在此基础上提出气压ABS高速电磁阀的设计原则,最后针对以上分析提出提高电磁阀响应特性的措施,为进行电磁阀的设计和改善电磁阀的性能提供了理论依据。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-9
1 绪论  9-15
  1.1 课题背景和研究意义  9
  1.2 国内外研究现状分析  9-12
    1.2.1 汽车ABS 的国内外研究现状  9-10
    1.2.2 高速电磁阀的国内外研究现状  10-11
    1.2.3 汽车ABS 高速电磁阀的国内外研究现状  11-12
  1.3 论文研究内容  12-15
2 气压 ABS 高速电磁阀的建模与性能仿真研究  15-37
  2.1 引言  15
  2.2 气压ABS 高速电磁阀的结构及工作原理  15-18
  2.3 系统对电磁阀的性能要求及电磁阀动态特性的简化  18-19
    2.3.1 性能要求  18-19
    2.3.2 气压ABS 电磁阀动态特性的简化  19
  2.4 气压ABS 高速电磁阀的数学模型  19-28
    2.4.1 电路系统分析  20-21
    2.4.2 磁路系统分析  21-22
    2.4.3 机械系统分析  22-25
    2.4.4 气路系统分析  25-28
  2.5 气压ABS 高速电磁阀仿真模型的建立  28-31
    2.5.1 获取仿真模型中所用参数  28
    2.5.2 动态仿真模型的建立  28-31
  2.6 气压ABS 高速电磁阀的动态仿真及结果分析  31-35
    2.6.1 电磁开关阀动态响应特性的仿真结果  31-33
    2.6.2 先导气室的仿真结果  33-34
    2.6.3 制动气室的压力仿真分析  34-35
  2.7 本章小结  35-37
3 气压 ABS 硬件在环仿真试验台架设计  37-49
  3.1 引言  37
  3.2 试验台架设计目标与试验原理  37-39
    3.2.1 试验台架的设计目标  37-39
    3.2.2 台架的试验原理  39
  3.3 试验台架的总体方案及台架设计  39-47
    3.3.1 试验台的总体方案  39-40
    3.3.2 软件系统设计  40-42
    3.3.3 接口系统设计  42-43
    3.3.4 硬件系统设计  43-46
    3.3.5 软硬件联合调试  46
    3.3.6 试验台全景照片  46-47
  3.4 本章小结  47-49
4 气压 ABS 高速电磁阀的试验研究  49-65
  4.1 引言  49
  4.2 气压ABS 高速电磁阀的基本性能试验  49-52
    4.2.1 试验台气压系统的气密性检测  49
    4.2.2 气压ABS 高速电磁阀的气密性检测  49-50
    4.2.3 气压ABS 高速电磁阀静态特性试验  50-51
    4.2.4 气压ABS 高速电磁阀可靠性试验  51-52
  4.3 气压ABS 高速电磁阀的动态特性试验  52-64
    4.3.1 气压ABS 高速电磁阀的PFM 特性试验  52-54
    4.3.2 气压ABS 高速电磁阀的PWM 特性试验  54-60
    4.3.3 气压ABS 高速电磁阀开关动作系统压力滞后特性测试  60-64
  4.4 本章小结  64-65
5 气压 ABS 电磁阀设计的关键问题探讨  65-73
  5.1 引言  65
  5.2 气压ABS 电磁阀设计的关键问题研究  65-70
    5.2.1 气压ABS 电磁阀的延迟特性分析  65-66
    5.2.2 参数选择对气压ABS 电磁阀开关响应特性的影响  66-70
    5.2.3 气压ABS 高速电磁阀的设计原则  70
  5.3 气压ABS 电磁阀响应特性提高的措施  70-72
    5.3.1 改进结构参数,缩短阀芯运动时间  70-71
    5.3.2 优化线圈结构参数和功率驱动电路,减小电流延时  71
    5.3.3 合理选择材料,降低材料磁滞和涡流延时  71-72
    5.3.4 优化气路结构,减小压力延时  72
  5.4 本章小结  72-73
6 结论与展望  73-75
  6.1 结论  73-74
  6.2 展望  74-75
致谢  75-77
参考文献  77-81
附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文  81

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 汽车结构部件 > 制动系统 > 制动操纵装置 > 防抱制动装置
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