ABS控制
關注創建者：匿名 創建時間：2021-10-09
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ABS控制的實例教程
利用Carsim軟件對車輛進行運動仿真計算，優化ABS系統控制參數。路面狀況,摩擦力大小都是重要的影響條件，實際行使中路面摩擦系數（μ）是個不確定因素，有可能路面的摩擦系數左右輪是不一致，這對制動距離、橫向擺動（保持直線運動）的大小有著很重要的影響，需對此進行穩健性求解。此例優化的目的就是縮短制動距離，減少橫向擺動，并在一定的路況中制動性能保持穩定，不隨路面狀況的變化發生劇烈變化要。采用modeFRONTIER多目標穩健優化設計功能就能很好的解決ABS制動系統控制參數的完美優化得到理想穩定的制動性能，直線運動性能。
但美馳的首席工程師Ragnar Ledesma并沒有采用這種方法，而是通過更改ABS的控制算法來實現所有中重型卡車的制動目標。
ABS系統是基于mu-slip曲線(摩擦系數與輪胎縱向滑移曲線)來設計的，而mu-slip曲線定義了輪胎縱向滑移與制動力矩的關系。mu-slip曲線上，滑移率為10%到15%的區間，一般為最大制動扭矩位置。制動過程中，不斷的增加制動的壓力，某一刻輪胎的滑移率超過這個最佳的點，從而使制動扭矩減小。ABS系統的目的是防止制動壓力大幅度增加，超過最大制動力矩發生的點。除了控制制動力矩，ABS系統還能使輪胎繼續滾動，這有助于司機保持轉向能力。
通過比較每一個車輪與整車的速度，ABS系統可以預估輪胎縱向滑移。輪胎的速度用傳感器很容易測量，車輛的速度不能直接測量，所以需要通過一套算法來估算整車的速度。該算法的輸入主要包括每個車輪的輪速、轉向車輪轉角、橫擺角以及汽車是否在剎車還是加速模式。當前ABS系統的狀態是由離散的控制系統來定義的，對應的離散狀態分別為增壓，減壓和保壓三種。這限制了達到最大化制動扭矩的能力，整車在整個制動過程中，均會使輪胎滑移率保持在最優滑移率位置上下波動。
項目挑戰
Ragnar Ledesma考慮使用更復雜的滑移模式控制方法-變結構控制。通過這種控制來持續的控制施加到每個車輪的制動壓力，從而在整個制動過程中，維持車輪的滑移率最大化接近目標值。他研究出了一套分散管理的控制策略，即各個車輪相互獨立的控制，整車與車輪子系統之間，在控制部分沒有耦合關系。這樣，每個系統（即輪胎）僅有一個基于輪胎滑移率計算出的控制輸入變量（制動力矩）。
展開 但美馳的首席工程師Ragnar Ledesma并沒有采用這種方法，而是通過更改ABS的控制算法來實現所有中重型卡車的制動目標。
ABS系統是基于mu-slip曲線(摩擦系數與輪胎縱向滑移曲線)來設計的，而mu-slip曲線定義了輪胎縱向滑移與制動力矩的關系。mu-slip曲線上，滑移率為10%到15%的區間，一般為最大制動扭矩位置。制動過程中，不斷的增加制動的壓力，某一刻輪胎的滑移率超過這個最佳的點，從而使制動扭矩減小。ABS系統的目的是防止制動壓力大幅度增加，超過最大制動力矩發生的點。除了控制制動力矩，ABS 系統還能使輪胎繼續滾動，這有助于司機保持轉向能力。
通過比較每一個車輪與整車的速度，ABS系統可以預估輪胎縱向滑移。輪胎的速度用傳感器很容易測量，車輛的速度不能直接測量，所以需要通過一套算法來估算整車的速度。該算法的輸入主要包括每個車輪的輪速、轉向車輪轉角、橫擺角以及汽車是否在剎車還是加速模式。當前ABS系統的狀態是由離散的控制系統來定義的，對應的離散狀態分別為增壓，減壓和保壓三種。這限制了達到最大化制動扭矩的能力，整車在整個制動過程中，均會使輪胎滑移率保持在最優滑移率位置上下波動。
展開 作者 | 呂亭強/周亮亮/江進/李成岳/趙維偉/張鵬
來源 | 一汽解放事業本部商用車開發院
車速識別技術是車輛控制中最基本的技術之一，傳統商用車采用渦輪蝸桿配磁電式車速傳感器，脈沖信號經過車速控制盒處理后發送儀表進行車速計算和顯 示， 具有傳遞環節多、誤差大、可靠性差、車速控制盒售后維護困難等缺點，市場反饋經常出現車速指針擺動、歸零等故障現象，并導致巡航功能失效，用戶駕駛體驗較差。
GB7258-2012規定，自2014年9月1日以后生產的半掛牽引車應安裝防抱死制動裝置，即ABS已經成為當今卡車標準配置，ABS系統本身采集4輪或6輪輪速信息，如果能加以利用，可提高車速信號可靠性。又EBS、行車記錄儀等部件需要第三方車速進行校驗，所以車速傳感器又不能取消。基干以上車輛客觀存在的兩路信號源，利用整車控制器進行綜合計算、冗余設計，可大大提供車速信號的準確性、可靠性。
本文從系統構成、計算方法、工程實現等幾個方面介紹了整車控制器車速處理技術的具體方案，試驗結果表明此方法切實可行，可大規模應用于量產車型。
系統構成與原理本文所述方法基于商用車整車控制系統，其中包括VCU、車速傳感器、ABS控制器、ABS輪速傳感器、加速度傳感器、CAN儀表行車記錄儀，系統原理框圖如圖1所示。
VCU同時有以下兩種方式獲得車速。
1）方式1，傳感器車速∶ VCU硬線連接車速傳感器，采集變速器輸出軸靶輪脈沖信號，根據車輛后橋速比、輪胎滾動半徑計算車速。
2）方式2，ABS車速∶ ABS控制器通過底盤CAN總線發輪速信號給VCU，VCU根據車輛輪胎滾動半徑計算車速。
展開 在這以后，Bosch、ITT Automotive、Kelesy-Hayes、Wabco等許多公司不斷加強對ABS的研究，各種新型的ABS層出不窮，性能不斷優化而價格逐漸降低，使越來越多的轎車和商用車將ABS作為標準配置。
ABS控制的核心是滑移率控制。滑移率又稱為滑動率，當輪胎端作用制動力時，在輪胎與地面之間都會發生相對運動，車輪中滑動成分所占的比例稱為滑移率，用S表示。
滑移率對汽車車輪制動的附著系數影響很大。由下圖可以看出，當地面對車輪法向反作用力一定時，滑移率大約在20%左右時制動縱向附著系數最大，車輪與路面之間的能產生的附著力就最大，此時的地面制動力也就最大，制動效果最佳，而當車輪完全抱死拖滑時，汽車制動穩定性最差。
附著系數與滑移率的關系
基于以上理論，當駕駛員遇到需要深踩制動的工況時，ABS時刻將車輪的滑移率保持在10%～30%的范圍內，以保證車輪與路面有良好的縱向、側向附著力，從而有效防止制動時汽車側滑、甩尾、失去轉向等現象發生，提高了汽車制動時的方向穩定性。
ABS系統的核心組成主要包括兩部分：
輪速傳感器：四個輪速傳感器實時監控四個車輪輪速并提供給液壓控制單元ECU, 用以估算當前車速和各個車輪的滑移率
液壓控制單元：基于輪速信息判斷當前車速和車輪滑移率，實時計算對輪缸的目標壓力，并通過對液壓馬達和電磁閥的控制實現輪缸壓力控制
ABS控制系統的關鍵組成部分
ABS的閉環控制可概括如下：
1. 駕駛員踩制動，建立制動壓力
2.
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硬件在環解決方案
4) BrakeiL 實時制動測試臺（BrakeiL Real-Time Brake Test Rig）
由 Meccanica 42 研發的 BrakeiL 是針對整套制動系統的實時測試設備，涵蓋踏板、助力器、主缸、電子穩定程序/防抱死制動系統（ESC/ABS）控制器、卡鉗及制動盤等核心部件。
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例如，汽車ABS控制模塊的剎車壓力計算算法可通過單元測試驗證輪速差下的響應邏輯，無需在真實車輛中觸發極端條件。
代碼質量提升：通過強制模塊化設計，促使代碼結構清晰、耦合度低，符合高內聚原則。
重構安全保障：完善的測試套件可作為安全網，確保代碼重構過程中核心功能不受影響。
文檔補充：測試用例本身即為代碼行為的可執行文檔，明確展示模塊的預期輸入輸出。
相比于傳統ABS控制系統的波動減速度，新控制規則帶來的是幾乎恒定的減速度。仿真結果也說明了，新的控制規則下，在整個制動過程中，車輪的角速度和輪胎滑移率一直維持在最優值狀態，所以新的ABS控制系統能夠將制動力維持在最大制動力狀態。
批注2：部分澆口支持不同的截面設計，所以除了直徑D，方形截面的尺寸由寬高ab控制，U形截面的尺寸由倒角v及深度H控制。
批注3：可以在個別的設定區段設定潛式澆口與頂針的參數。
?澆口移動
雖然此方法下默認的澆口位置為流道末端在塑件表面的投影點，使用者可以利用澆口移動 (Move Gating End Point Moving) 來作移動。
相比于傳統ABS控制系統的波動減速度，新控制規則帶來的是幾乎恒定的減速度。仿真結果也說明了，新的控制規則下，在整個制動過程中，車輪的角速度和輪胎滑移率一直維持在最優值狀態，所以新的ABS控制系統能夠將制動力維持在最大制動力狀態。
基于偏離度的概念采用PWM控制方法研究制動壓力增長速率對ABS控制效果的影響。通過制動試驗臺分析，使偏離度最小化的占空比能使制動壓力增長速率達到最優。結果表明該方法顯著提高了ABS控制效果。
PWM脈沖的頻率和寬度的選擇對輪缸壓力的調節效果有重要影響。調制頻率一般在 10～100Hz。調整PWM控制的占空比，使閥芯的平均開度保持在設定值，從而控制輪缸壓力。
德國博世公司推出基于液壓控制的ABS，控制效果相當理想，博世也與1978年正式量產。在這以后，Bosch、ITT Automotive、Kelesy-Hayes、Wabco等許多公司不斷加強對ABS的研究，各種新型的ABS層出不窮，性能不斷優化而價格逐漸降低，使越來越多的轎車將ABS作為標準配置
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它監控車輪轉速，并將此數據傳輸至ABS控制模塊。
3、ABS的工作原理
ABS的工作原理
如果車輪轉速傳感器發出鎖定信號，則ECU向液壓單元發送電流。這將使電磁閥通電。該閥的作用將制動回路與總泵隔離。這將阻止該車輪上的制動壓力升高，并使其保持恒定。
ABS主要由ECU控制單元、車輪轉速傳感器、制動壓力調節裝置和制動控制電路等部分組成。
制動過程中，ABS控制單元不斷從車輪速度傳感器獲取車輪的速度信號，并加以處理，進而判斷車輪是否即將被抱死。ABS剎車制動其特點是當車輪趨于抱死臨界點時，制動分泵壓力不隨制動主泵壓力增加而增高，壓力在抱死臨界點附近變化。
