純電動汽車ABS制動能量回收.doc
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基于自尋優(yōu)控制的純電動汽車制動能量回收策略可行性分析 倪蘭青，南京航空航天大學 本課題應從三部分入手，一是汽車建模部分；二是ABS自尋優(yōu)控制部分；三是再生制動部分。 一：車輛動力學建模（以單輪模型為例） 1.1 單輪車輛模型 車輛運動方程： 車輛運動方程： 車輪縱向摩擦力：N 其中，M:汽車質(zhì)量，F(xiàn)x:輪胎和底面間的附著力，I：車輪轉(zhuǎn)動慣量，：車輪角速度，r:車輪有效半徑，Tg:地面制動力矩，Tb：制動器制動力矩，：地面摩擦系數(shù)，N：車輪對地面壓力 1.2 輪胎模型 ⑴由于主要研究縱向制動特性,可以選用參數(shù)較少并能反映縱向附著系數(shù)b與滑移率S關(guān)系的Burckhardt模型。 式中c1、c2、c3為參考系數(shù),下表給出了其在不同路面條件下的取值及該路面最佳滑移率Sopt和最大附著系數(shù)max。 ⑵雙線性模型 在一些情況下,為了獲得一種解析解,用這種雙線形模型來簡化輪胎模型, 如下圖所示: ，其中，：最佳滑移率，：滑移率為1時的附著系數(shù):s:車輪滑移率;:峰值附著系數(shù)。 1.3 液壓制動系統(tǒng)部分 液壓制動系統(tǒng)包括兩部分：一部分是液壓傳動系統(tǒng)；另一部分是制動器。為進行實時模擬計算，可以建立經(jīng)驗式的l、2階模型系統(tǒng)。為簡化系統(tǒng)，忽略了電磁閥彈簧的非線性因素及壓力傳送的延遲，其傳遞函數(shù)為： 式中：K為系統(tǒng)的增益，K=100；T為系統(tǒng)時間常數(shù)，T=0．01。制動器力學模型描述了制動輪缸壓力輸入及制動力矩輸出間的力學特性。為了簡化仿真研究，在進行仿真時假設制動器為理想元件，如果忽略非線性和溫度的影響，制動力矩瓦可以看作是制動壓力P的線性函數(shù)： Tb=kP 式中：Tb為車輪制動力矩；k為制動器制動效能因數(shù)(通過試驗可以得到)；P為液壓傳動系統(tǒng)輸出壓力。 1.4 滑移率的計算 滑移即為汽車制動時出現(xiàn)車輪速度小于汽車車身速度而導致車輪即滾動又滑動的現(xiàn)象。車輪的滑移率定義為： 二:自尋優(yōu)控制在汽車ABS控制中的應用 王紀森等首先針對常規(guī)車輛首次提出了ABS系統(tǒng)的自尋優(yōu)控制策略,針對不同路況自動搜尋到輪胎和路面之間的最大附著系數(shù),使系統(tǒng)在最大附著系數(shù)附近工作,并在單雙輪模型中進行仿真驗證。通過仿真分析,驗證了自尋優(yōu)防抱死策略 在制動時間和制動距離上都優(yōu)于邏輯門限值控制。 2.1 自尋優(yōu)防抱死制動控制邏輯 防抱控制就是要通過控制制動力矩ΔTb使路面可利用附著系數(shù)維持在最大附著系數(shù)附近,這樣即可避免車輪抱死,同時還可獲得最大附著力。輪胎附著 系數(shù)與滑移率有如下關(guān)系,如下圖所示： 該圖中，曲線的峰值點為最佳滑移率點,此時S=Sc,附著系數(shù)μ取得最大值。在A區(qū),S
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