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電子機械制動系統(tǒng)的滑模控制分析論文
1電子液壓制動系統(tǒng)與電子機械制動系統(tǒng)的組成及原理比較
1.1電子液壓制動系統(tǒng)組成及工作原理
(1)制動踏板單元。包括踏板感覺模擬器、踏板力傳感器或和踏板行程傳感器以及制動踏板。踏板感覺模擬器是EHB系統(tǒng)的重要組成部分，為駕駛員提供與傳統(tǒng)制動系統(tǒng)相似的踏板感覺(踏板反力和踏板行程），使其能夠按照自己的習慣和經驗進行制動操作。踏板傳感器用于監(jiān)測駕駛員的操縱意圖，一般采用踏板行程傳感器，采用踏板力傳感器的較少，也有二者同時應用，以提供冗余傳感器且可用于故障診斷。
(2)液壓控制單元(HCU)，HCU中一般包括如下幾個部分：獨立于制動踏板的液壓控制系統(tǒng)一該系統(tǒng)帶有由電機、泵和高壓蓄能器組成的供能系統(tǒng)，經制動管路和方向控制閥與制動輪缸相連，控制制動液流入或流出制動輪缸，從而實現(xiàn)制動壓力控制。
(3)傳感器包括輪速傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器，用于監(jiān)測車輪運動狀態(tài)、輪缸壓力的反饋控制以及不同溫度范圍的修正控制等。
1.2電子機械制動系統(tǒng)組成包括
(1)制動執(zhí)行機構。EMB有4套制動執(zhí)行機構，每一套執(zhí)行機構都包括力矩電機、制動器外殼、制動墊塊及動力控制模塊，它們作為一個整體將制動力施加在制動盤上。
(2)中央控制模塊(ECU)。接收來自各種傳感器的信號，為執(zhí)行機構的控制模塊提供控制信號（如制動執(zhí)行機構需產生的力矩)。
(3)各種傳感器。提供及時、準確的信號給ECU，比如輪速傳感器、踏板位移傳感器。
(4)電源。EMB工作時的峰值功率為2kW，再加上其他汽車附件工作時的峰值功率，總功率大概在12.3kW左右。而當今汽車上的12V電源只能提供3kW左右的能量，僅能勉強滿足汽車必要部件的工作要求，若要兼顧舒適性，就需要安裝能夠提供更高能量的42V電源。
2EHB與EMB性能對比
EHB和EMB的差異主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)結構。EHB依然采用液壓系統(tǒng)提供動力，其制動過程離不開液壓部件，因此其結構還不夠簡單，而EMB則完全拋棄了液壓部件及管道，結構更簡單，維護安裝更加方便。同時由于沒有了帶有腐蝕性的液壓液體，更加環(huán)保。
(2)性能。由于其執(zhí)行機構的內在特性，EHB的反應時間稍長，但是，對于重型車輛或工業(yè)車輛，只有EHB系統(tǒng)可以產生較大的制動力矩，以滿足大噸位車輛的制動要求，而EMB暫時提供不了。
(3)可靠性。由于EHB的主要執(zhí)行機構為發(fā)展很成熟的液壓機構，同時又有備份制動系統(tǒng)，所以該系統(tǒng)具有很好的可靠性。而EMB系統(tǒng)作為一套全新的制動系統(tǒng)。發(fā)展還不完善，也沒有其他備份制動系統(tǒng)，其可靠性要低于EHB，但隨著科技的進步，這個問題很快就能解決。
(4)能源供應方面。在優(yōu)化設計下，EHB只需要14V的電源就能滿足制動要求，而EMB則需要42V電源。另外，EMB系統(tǒng)可以極大程度地減少整車重量，從而提高汽車性能及經濟性。使汽車總裝過程變得更簡單，更快捷。EMB系統(tǒng)增加了和其他汽車系統(tǒng)的連接性，使更高級功能的牽引控制和汽車穩(wěn)定控制變得更加簡單，同時EMB系統(tǒng)易于改進，略加變化即可增設各種電控制功能以及與將來的交通管理系統(tǒng)進行聯(lián)網工作川。雖然EHB系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)制動系統(tǒng)有了比較大的進步，但其仍具有局限性，其出現(xiàn)主要是為研宄生產EMB系統(tǒng)打下基礎jMB系統(tǒng)有著其他制動系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點，它是未來制動系統(tǒng)發(fā)展的必然方向。
3滑模控制器設計
滑模變結構控制是一種非線性控制策略，是按照系統(tǒng)狀態(tài)偏離滑模面的程度來變更控制器結構，使系統(tǒng)按照滑動面所規(guī)定的規(guī)律運行的一種控制方法，可實現(xiàn)以簡單的控制規(guī)律來協(xié)調動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能之間的矛盾。
車輛制動時，為獲得最大的制動效能并防止抱死，須調整車輪的滑移率到最佳滑移率以獲得最大的地面附著力。但是，最佳滑移率取決于路面條件（如干瀝青與濕瀝青的對比）。無論是哪種路面條件，最大的路面摩擦因數(shù)約等于滑移率為0.2的路面摩擦因數(shù)，因此有必要研宄以滑移率等于0.2為控制目標的滑模控制器。汽車防抱死制動系統(tǒng)可通過自動調節(jié)車輪制動壓力將汽車滑移率保持在具有最大地面摩擦力的范圍內，從而防止汽車制動時因車輪抱死而引起汽車側滑、甩尾等不良后果，提高汽車的方向穩(wěn)定性和轉向操縱能力，縮短制動距離。在目前常用的汽車ABS中，大多采用邏輯門限值和滑模控制等方法。邏輯門限值控制法簡單實用，但它把路面附著條件在較大范圍內連續(xù)變化的情況分為3種狀態(tài)而沒有考慮行駛路面附著系數(shù)的變化，因此，它難以控制汽車ABS在不同的路面附著系數(shù)下都達到最佳制動效果。滑模控制法能快速而準確地將汽車滑移率控制在設定的最佳滑移率上，即產生最大縱向附著力所對應的汽車滑移率。由于在不同附著系數(shù)的行駛路面上，汽車具有不同的最佳滑移率，因此，以靜態(tài)設定的最佳滑移率為目標的滑模控制法，難以滿足處于不同路面附著條件下的汽車ABS的控制要求。
基于路面識別的汽車ABS滑模控制方法根據ABS制動過程中的汽車滑移率、減速度的動態(tài)變化來對當前路面進行識別，獲取當前路面對應的汽車最佳滑移率，并以此作為汽車ABS滑模控制的目標，通過對汽車ABS進行基于最佳滑移率的滑模控制，使汽車實際滑移率調節(jié)到當前路面對應的汽車最佳滑移率上，從而提高汽車制動效能和方向穩(wěn)定性。為此,經過對一部分材料的研宄，筆者覺得基于路面識別的汽車ABS滑模控制方法是比較好的一種方法。
4結語
根據計算機仿真實驗表明，基于路面識別的汽車ABS滑模控制方法能夠較準確地判斷出當前路面附著條件，使汽車滑移率控制在當前路面對應的汽車最佳滑移率上，從而使車輪獲得足夠大的地面制動力及較大的側向力，該方法不僅可以使汽車制動時間減少m，提高汽車的制動效能，而且能夠提高汽車的方向穩(wěn)定性和行駛的安全性。
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