关键词：电子机械助力器;;制动系统建模;;基础助力控制;;主动增压控制;;永磁同步电机控制
摘 要：随着互联网的快速发展以及新型能源的不断开发,在国家政策引领下,新能源汽车和智能汽车得到快速发展,同时也给汽车制动系统带来了更大的挑战和更高的要求。新能源技术要求汽车采用电能来替代传统化石能源,逐渐取消了发动机的使用,这将影响到借助发动机真空源的真空助力器的使用,因此需要新的助力系统来满足需要。而智能化技术则要求在未来的汽车技术发展中尽量减少对于驾驶员的依赖,提高控制系统的精确性。此外,汽车制动系统也应充分考虑驾驶员的个人特点,适时契合不同个性驾驶员的不同需求。电子机械助力制动系统主要由电机产生助力,该系统能够实现主动压力控制,作为底层执行器可以完美契合汽车智能技术,同时也能更好地协调再生制动,此外,电子机械助力制动系统的助力比可调特性可以满足不同驾驶员对于制动脚感的要求,最后,系统也具有失效备份功能来保证安全驾驶。本文依托于国家自然科学基金项目和校企合作项目开展助力控制策略研究和主动增压控制策略研究,为了能够更方便的设计相关控制策略,本文首先对系统相关部件进行测试,之后建立整个电子机械助力制动系统模型,充分考虑系统的非线性因素,设计了系统基础助力控制算法和主动增压控制算法。具体内容如下:(1)汽车电子机械助力制动系统设计与特性测试。首先从功能定义和方案设计两方面详细介绍了电子机械助力制动系统,并介绍了电子机械助力制动系统的具体工作原理,然后搭建了电子机械助力制动系统测试实验台,主要包括电子机械助力制动系统,液压制动系统,dSPACE软件平台以及相关测试传感器等,最后针对系统中的核心部件反馈盘进行了受力测试以及对液压制动系统进行了PV特性测试。(2)汽车电子机械助力制动系统建模。基于系统中各部件之间的动力学关系建立系统动力学模型,主要包括永磁同步电机模型,电子机械助力器模型(包括伺服系统模型,反馈盘模型以及输入输出推杆模型等),系统摩擦模型以及液压制动系统模型等,最后利用实验数据验证模型的准确性。(3)汽车电子机械助力制动系统基础助力控制策略研究。首先分析真空助力器的输入输出助力特性曲线,研究其助力控制的工作原理以及实现方法,然后基于滑模变结构控制理论和PID控制理论建立了永磁同步电机控制策略,主要包括位移环,转速环以及电流环,最后利用离线仿真和硬件在环实验验证电机控制策略以及系统助力控制策略的有效性。(4)汽车电子机械助力制动系统主动增压控制策略研究。首先基于系统主动增压特点对电子机械助力制动系统进行简化分析,然后设计主动增压控制策略,包括三步法控制策略设计,电机弱磁控制策略设计和压力环控制策略设计,最后利用离线仿真和硬件在环实验验证所设计的主动增压控制策略的有效性。
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