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附 錄 附錄 A. n of is is of of of of on no of t in or of of So in an on in of of is by in of of In or on of of t is of of to of in to in it is a of It is in of of in BS is of is SP BD of or 70 s, BS a to 978 of in on BS of is a of to to is a BS to 0% of BS to at is 00%. 0% ~ 30%, of of 2, 3] is on in to in of to by a to is of of to is a to to of In of of in If to is to of to of or to of up ~ 20 H z. at of is of BS is a In in BS on in BS of is an In be a to to A of to to as a as a in to of is of is no of of is to is on of is it is a of on of is on to of is of is of on of is to ID is up on of in as as ID In BS in a of of of ID is to a is on of is on of of on of to is to of is no on a of By of it is of is to in of k, to of at in in to of in to in is of in a to of to as of of in is of of if or to to of of a to is SR is in of is a to to of is SR of of SR to SR a of as be SR SR of of be to it is to of to SR BS to to is is to is is CU In of is in to to of of is or To of of in in of is of is to to of on in to to he of on a of is of , up a of in of of of BS as so as to of to of It be of be Of is as of to of in of of in of O of to in of of is no in at to of in to to of is is is an 附錄 B. 汽車 術(shù)及其 發(fā)展趨 勢(shì) 在汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)之前 , 汽車所用的都是開環(huán)制動(dòng)系統(tǒng)。其特點(diǎn) [ 1, 2] 是制動(dòng)器制動(dòng)力矩的大小僅與駕駛員的操縱力、制動(dòng)力的分配調(diào)節(jié)以及制動(dòng)器的尺寸和型式有關(guān)。由于沒(méi)有車輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的反饋信號(hào) , 無(wú)法測(cè)知制動(dòng)過(guò)程中車輪的速度和抱死情況 , 汽車就不可能據(jù)此調(diào)節(jié)輪缸或氣室制動(dòng)壓力的大小。因此在緊急制動(dòng)時(shí) , 不可避免地出現(xiàn)車輪在地面上抱死拖滑的現(xiàn)象。當(dāng)車輪抱死時(shí) , 地面的側(cè)向附著性能很差 , 所能提供的側(cè)向附著力很小 , 汽車在受到任何微小外力的作用下就會(huì)出現(xiàn)方向失穩(wěn)問(wèn)題 , 極易發(fā)生交通事故。在潮濕路 面或冰雪路面上制動(dòng)時(shí) , 這種方向失穩(wěn)的現(xiàn)象會(huì)更加嚴(yán)重。汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng) ( 稱 出現(xiàn)從根本上解決了汽車在制動(dòng)過(guò)程中的車輪抱死問(wèn)題。它基本功能就是通過(guò)傳感器感知車輪每一瞬時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) , 并根據(jù)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相應(yīng)地調(diào)節(jié)制動(dòng)器制動(dòng)力矩的大小以避免出現(xiàn)車輪的抱死現(xiàn)象 , 因而是一個(gè)閉環(huán)制動(dòng)系統(tǒng)。它是電子控制技術(shù)在汽車上最有成就的應(yīng)用項(xiàng)目之一 , 汽車制動(dòng)防抱死系統(tǒng)可使汽車在制動(dòng)時(shí)維持方向穩(wěn)定性和縮短制動(dòng)距離 , 有效提高行車的安全性。 汽車 以說(shuō)是汽車安全歷史 上最重要的三大發(fā)明之一 (另外兩個(gè)是安全氣囊與安全帶 ),如 的基礎(chǔ)。精于汽車電子技術(shù)的德國(guó)博世 ( 司研發(fā) 統(tǒng)的起源要追溯到1936 年 , 當(dāng)年博世申請(qǐng)了機(jī)動(dòng)車輛防止剎車抱死裝置 ?的專利。 1964 年 (集成電路誕生 )博世公司再度開始 研發(fā) , 最后有了 ? 通過(guò)電子裝工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置置控制來(lái)防止車輪抱死是可行的 ?結(jié)論 , 這是 詞在歷史上第一次出現(xiàn)。世界上第一具 型機(jī)于 1966 年出現(xiàn) , 向世人證明 ?縮短剎 車距離 ?并非不可能。因?yàn)橥度氲馁Y金過(guò)于龐大 , 期的應(yīng)用僅限于鐵路車輛或航空器。 70 年代后期 , 數(shù)字式電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展 , 為 統(tǒng)向?qū)嵱没l(fā)展奠定了基礎(chǔ)。博世公司在 1978 年首先推出了采用數(shù)字式電子控制裝置的制動(dòng)防抱系統(tǒng)博世 并且裝置在奔馳轎車上 , 由此揭開了現(xiàn)代 統(tǒng)發(fā)展的序 幕。盡管博世 電子控制裝置是由分離元件組成的 , 但由于數(shù)字式電子控制裝置與模擬式電子控制裝置相比 , 其反應(yīng)速度、控制精度和可靠性都顯著提高 , 因此 , 博世 控制效果已相 當(dāng)理想。從此以后 , 歐、美、日的許多制動(dòng)器專業(yè)公司和汽車公司相繼研制了形式多樣的 統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計(jì) , 目前全世界已有超過(guò) 60%的新車裝有 置。 汽車制動(dòng)時(shí)由于車輪速度與車身速度之間存在著差異 , 會(huì)導(dǎo)致車輪與路面之間產(chǎn)生滑移 , 當(dāng)車輪以純滾動(dòng)方式與路面接觸時(shí) , 滑移率為零 , 而車輪抱死時(shí)其滑移率為100% 。當(dāng)滑移率在 10% ~ 30% 之間時(shí) , 傳遞最大的制動(dòng)力。制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的基本原理 [ 2, 3] 就是依據(jù)上述研究成果 , 通過(guò)控制調(diào)節(jié)制動(dòng)力 , 在制動(dòng)過(guò)程中 , 把車輪滑移率控制在合適的范圍內(nèi) , 取得 最佳的制動(dòng)效果。 統(tǒng)硬件構(gòu)成主要由輪速傳感器、電子控制裝置、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器 3 大部分組成 , 構(gòu)成一個(gè)以滑移率為控制目標(biāo)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。傳感器測(cè)量車輪轉(zhuǎn)速并這一數(shù)據(jù)傳送至電子控制裝置上?？刂蒲b置是一個(gè)微處理器 , 根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)來(lái)計(jì)算車速。在制動(dòng)過(guò)程中 ,減速度與控制裝置中預(yù)先編制的理想減速度的特性曲線相比較。如果控制裝置判斷出車輪減速度太大和車輪即將抱死時(shí) , 就發(fā)出信號(hào)給液壓調(diào)節(jié)器 , 液壓調(diào)節(jié)器就根據(jù)控制裝置的信號(hào)對(duì)制動(dòng)輪缸的油壓進(jìn)行控制 (升壓、保壓或降壓 )。制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)循環(huán)的頻率可達(dá) 6~ 20H z。 術(shù)的一個(gè)核心問(wèn)題就是控制算法的研究。汽車 控制是一個(gè)復(fù)雜的、本質(zhì)非線性的控制問(wèn)題。近年來(lái) , 國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì) 控制算 法進(jìn)行了很多理論研究 , 主要有以下幾種控制方法。目前汽車 統(tǒng)絕大多數(shù)產(chǎn)品都是采用加、減速度門限值控制 , 并附加一些輔助的門限值 , 并不涉及具體的數(shù)學(xué)模型。門限控制是對(duì)非線性系統(tǒng)的一種有效控制方法。在制動(dòng)過(guò)程中 , 可以預(yù)選一個(gè)角速度門限值 , 當(dāng)實(shí)際的角速度超過(guò)此門限值時(shí) , 控制器發(fā)出指令 , 開始釋放制動(dòng)壓力使車輪得以加速旋轉(zhuǎn) ; 一個(gè)角加速度門限值 , 當(dāng)車輪的角速度達(dá) 到此門限值時(shí) , 控制器又發(fā)出指令 , 使控制力矩增大 , 車輪作減速運(yùn)動(dòng)。可以采用一個(gè)車輪角速度傳感器作為單輪信號(hào) , 同時(shí)在電子控制器中設(shè)置合理的加、減速度門限值 , 就可以實(shí)現(xiàn)防抱制動(dòng)的循環(huán)。邏輯門限控制的缺點(diǎn)在于控制系統(tǒng)中的各種門限及保壓時(shí)間都是從反復(fù)試驗(yàn)中得出的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) , 而無(wú)充分的理論依據(jù) , 系統(tǒng)的穩(wěn)定性等品質(zhì)難以評(píng)價(jià)。最優(yōu)控制方法是基于狀態(tài)空間法的現(xiàn)代控制理論方法。它可以根據(jù)車輛 ? 地面系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 ,采用狀態(tài)空間的概念 , 在時(shí)間域內(nèi)研究汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)。最優(yōu)控制方法和門限值控制方法不同 ,它是一種基 于模型分析的控制方法。其思路是根據(jù)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的各項(xiàng)控制要求 , 按照最優(yōu)化的原理來(lái)求得制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的最優(yōu)控制目標(biāo)。這種控制方法的優(yōu)點(diǎn)是考慮了控制過(guò)程中狀態(tài)變化的歷程而使控制過(guò)程平穩(wěn) ; 缺點(diǎn)是控制效果的優(yōu)劣主要依賴于系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 , 控制質(zhì)量難以準(zhǔn)確把握。經(jīng)典 制的參數(shù)整定是建立在試湊基礎(chǔ)上的 , 只要現(xiàn)場(chǎng)整定 數(shù)合適 , 就會(huì)得到較好的控制效果。 在 與實(shí)際滑移率之差為 輸入 , 由 制算法算出控制氣壓值反饋給制動(dòng)系統(tǒng) , 構(gòu)成典型的反饋控制。其缺點(diǎn)是控制 效果的好壞依賴于參數(shù)整定的準(zhǔn)確度。模糊控制是基于經(jīng)驗(yàn)規(guī)則的控制 , 具有不依賴對(duì)象的數(shù)學(xué)模型 , 便于利用人的經(jīng)驗(yàn)知識(shí) , 具有魯棒性強(qiáng)和簡(jiǎn)單實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)?？刂埔?guī)則符合人的思維規(guī)律。缺點(diǎn)是沒(méi)有有效通用的計(jì)算方法 , 只能依靠設(shè)工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)調(diào)試。由汽車防抱死制動(dòng)的基本原理可知 , 其制動(dòng)過(guò)程的本質(zhì)問(wèn)題是把車輪的滑移率控制在附著系數(shù)的峰值點(diǎn) 則滑動(dòng)模態(tài)變結(jié)構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)時(shí)的狀態(tài)、偏差及其導(dǎo)數(shù)值 , 在不同的控制區(qū)域 , 以理想開關(guān)的方式切換控制量的大小和符號(hào) , 以保證系統(tǒng)在滑動(dòng)區(qū)域很小的范圍內(nèi) , 狀 態(tài)軌跡 S 沿滑動(dòng)換節(jié)曲線滑向控制目標(biāo)清華大學(xué)宋健等根據(jù)汽車制動(dòng)過(guò)程的物理本質(zhì)在國(guó)際上首次提出了一種以制動(dòng)器耗散功率最大為目標(biāo)的控制方法?？紤]到汽車減速制動(dòng)的過(guò)程 , 實(shí)際上是將汽車的平均動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的耗散過(guò)程。據(jù)此推理 , 如果取制動(dòng)器的摩擦功率 (或稱耗散功率 )最大為 控制目標(biāo) , 則有可能兼顧制動(dòng)穩(wěn)定性和制動(dòng)效能。該方法較之門限值方法具有制動(dòng)穩(wěn)定性好、效能高、對(duì)路面適應(yīng)性強(qiáng)和控制特征明顯等特點(diǎn)。研究表明 , 這種控制方法會(huì)有良好的應(yīng)用前景。驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng) (簡(jiǎn)稱 對(duì) 完善和補(bǔ)充。 統(tǒng)是能提高汽車在易滑路面上的穩(wěn)定性和加速性的電子裝置。其作用主要是通過(guò)控制發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和汽車的制動(dòng)系統(tǒng)等手段來(lái)控制驅(qū)動(dòng)力 , 防止車輪空轉(zhuǎn)打滑 , 保持最佳驅(qū)動(dòng)力。 證 了汽車制動(dòng)過(guò)程中方向的穩(wěn)定性 , 保證了汽車行駛過(guò)程中 (起步、加速時(shí) )的方向穩(wěn)定性和操縱性?，F(xiàn)代的很多轎車中 , 子控制裝置設(shè)有與 子控制裝置交換信號(hào)的接口。并且 主要部件 (如電子控制器、輪速傳感器、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器 )可以通用或共用 , 裝有 汽車在裝用 統(tǒng)時(shí) , 只需加裝差速制動(dòng)閥、發(fā)動(dòng)機(jī)控制 閥和發(fā)動(dòng)機(jī)控制缸即可。由此可見 , 合使用 , 可以充分利用有關(guān)部件 , 并且汽車的主動(dòng)安全性將更有保證。車輛穩(wěn)定性控制裝置 (簡(jiǎn)稱 利用兩個(gè)傳感器分別感測(cè)汽車橫擺角速度和汽車側(cè)向加速度 ,并將轉(zhuǎn)向角與實(shí)際方向進(jìn)行比較。當(dāng)它發(fā)現(xiàn)汽車并不按駕車人的意圖行駛時(shí) , 就立即向 指示它們采取措施使汽車駛向正確的方向。這些系統(tǒng)盡管功能和結(jié)構(gòu)各異 , 但工作過(guò)程很相似 , 都是傳感器拾取信號(hào) , 行計(jì)算處理 ,執(zhí)行機(jī)構(gòu)采取相應(yīng)動(dòng)作。在這些系統(tǒng)組成中 , 傳感器拾取信號(hào)的準(zhǔn)確程度 直接影響 計(jì)算結(jié)果 ,另外 , 輪速傳感器大多數(shù)是安裝在車輪附近 , 環(huán)境惡劣 , 特別是對(duì)耐熱性、耐振性、防磁性、耐腐蝕性有很高的要求 , 對(duì)傳感器這些方面性能的改進(jìn)十分重要。 電子油門控制系統(tǒng)、電子全控式 (或半控式 ) 懸掛、電子控制四輪轉(zhuǎn)向、電子控制液壓轉(zhuǎn) 向、電子控制自動(dòng)變速器、巡航控制系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)等各種電子控制系統(tǒng)的組合使用 , 可以使汽車的運(yùn)動(dòng)始終保持在最佳狀態(tài)。隨著電控單元在汽車中的應(yīng)用越來(lái)越多 , 車載電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信變得越來(lái)越重要 , 以分布式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是 很有必要的。大量數(shù)據(jù)的快速交換、高可靠性及廉價(jià)性是對(duì)汽車電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中 ,各處理機(jī)獨(dú)立運(yùn)行 , 控制改善汽車某一方面的性能 ,同時(shí)在其他處理機(jī)需要時(shí)提供據(jù)服務(wù)。汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成主要依靠總線傳輸技術(shù)。汽車總線傳輸是通過(guò)某種通訊協(xié)議將汽車中各種電控單元 (發(fā)動(dòng)機(jī)、 動(dòng)變速器等 )、智能傳感器、智能儀表等聯(lián)接起來(lái) , 而構(gòu)成的汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。其優(yōu)點(diǎn)有 : 減少了線束的數(shù)量和線束的容積 , 提高了電子系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性 ; 采用通用傳感器 , 達(dá)到數(shù)據(jù)共享的目的 ; 改善了系統(tǒng)的靈活性 , 即通過(guò)系統(tǒng)的軟件可以 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的變化。 汽車 術(shù)已經(jīng)得到了全球的公認(rèn) , 善了汽車的制動(dòng)效能 , 縮短了制動(dòng)距離。避免了車輪抱死 , 從而避免了汽車喪失轉(zhuǎn)向能力、失去方向穩(wěn)定性的現(xiàn)象發(fā)生?？梢灶A(yù)計(jì) , 近期各種車輛都必將裝備這種技術(shù)。當(dāng)然 , 術(shù)仍有缺陷 , 比如系統(tǒng)的穩(wěn)定性還需提高 , 控制算法還需進(jìn)一步的研究和改善。通過(guò)仿真可見 , 在設(shè)計(jì)模糊控制器時(shí) , 通過(guò)調(diào)整模糊控制器的隸屬度函數(shù) , 使誤差的基本模糊子集在論域上不均勻分布且 區(qū)間縮到足夠小 , 在不增加控制策略的情況下 , 使得模糊控制器的穩(wěn)態(tài)誤差大大減小 , 具有良好的控制效果 , 調(diào)節(jié)時(shí)間短、無(wú)超調(diào) , 在提高模糊控制器的穩(wěn)態(tài)精度的同時(shí) , 仍保持著模糊控制器對(duì)參數(shù)時(shí)變和對(duì)干擾具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。總之 , 該方法提高了模糊控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)控制精度 , 改善了系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)品質(zhì)。由于調(diào)整模糊控制器的隸屬度函數(shù)非常方便 , 因此 , 該方法簡(jiǎn)便實(shí)用 , 為模糊控制器廣泛應(yīng)用 , 提供了一種簡(jiǎn)便方法。