[发明专利]智能制动防抱死系统

说明书

本发明涉及一种智能制动防抱死系统，属汽车附件领域。

目前，国内外已提出过多种制动防抱死装置但较典型的有两种方案：一种是闭环控制方案，该方案采用电磁阀等多个液压元件组成的液压、电子反馈控制系统，虽然性能较好，但是其中液压元件多，系统复杂，价格昂贵，在一般的车辆上难以应用，只能用于非常高级的轿车上；另一种是开环方案，是机械式的，其结构是简单了很多，但由橡皮囊，多个弹簧、结构形状复杂的壳体，高压空气腔等组成，制造困难，成本高，性能上致命的弱点是对路面的适应性差，也无法加装电子反馈系统，改善性能。

本发明的目的是要克服目前制动装置所存在的缺点，提出一整套自学习制动防抱死算法，采用了先进的自适应模糊控制理论和全新的执行机构，设计出智能制动防抱死系统，用于改善车辆、飞机等的传统液压制动系统的性能，防止车辆或飞机在紧急制动过程中制动力过小，制动距离过长，或制动力过大，车轮(机轮)抱死，车辆(飞机)失去转向能力或发生侧滑、跑偏等缺点。

为了实现本发明的目的，系统结构原理如图(1)及控制原理框图(2)所示。系统的主要设计思想是：在刹车时系统执行机构的弹簧机械装置与液压制动系统形成液压耦合系统，由弹簧机械装置随时吸收和释放制动系统的脉动，调节液压制动系统的油压，采用自适应模糊控制技术在线调整弹簧机械装置，以控制系统油压从而控制制动力矩，使车轮运动满足一定的性能指标(车轮滑动率保持在18％左右、或车轮为一定的最大角减速度)，以获得最大地面制动力，又不致于使车轮抱死，且制动距离比抱死时的距离短，同时由于此时车轮不抱死，汽车还能有良好的转向能力和防止侧滑的能力。

1.模糊控制器设计

控制规律采用车轮滑动率S、或车轮角减速度ε作为被控制量，制动力矩(即为液压制动系统的油压)作为控制量，使达到一定的控制性能指标值(滑动率的期望值S_c＝18％左右、或车轮最大角减速度ε_max为最大)。

如果能够得到准确的制动器的数学模型和车轮动力学模型，就可以用现代控制理论中的最优控制或极点配置，鲁棒控制等控制方法来设计控制器，但实际上很难得到它们的精确模型，并且汽车的载荷、路面状况都在不断变化，因此模型也在不断变化，即使能够得到～组比较准确的数学模型，基于此模型设计的控制器业是难以适应以上的各种变化的。模糊控制不依赖于系统的数学模型，且有很强的鲁棒性，为设计控制器提供了有效的手段。

取实际被控制量(车轮滑动率S、或角减速度ε)与其期望值(期望滑移率S_c，或最大角减速度)的误差e和误差变化率为模糊控制器输入，以控制量油压变化量为模糊控制器的输出。将被控制量的误差和误差变化率及控制量的变化分别分为若干个语言值，其对应论域分为若干个等级，建立模糊语言变量的模糊子集。根据液压制动系统台架试验和路面试验数据，与的定性关系和工程经验，总结出若干条控制规则。

根据模糊控制器的输入量的误差和变化率的模糊语言值经模糊控制规则推理出模糊控制器的输出语言值，经模糊决策后求得精确值来调节油压改变制动力矩。根据模糊控制规则；离线形成模糊控制表，在线查表计算控制其输出。

为增加模糊控制系统的自适应性，设计自校正校正装置对量化因子和比例因子进行在线调节，调整模糊变量的论域等级和系统增益。使系统对路况的适应增强，增强了防抱死系统的自适应能力。

模期控制器采用单片机实现，实际的滑移率S是根据传感器测得的车轮转速和水平加速度由来计算。

(2)执行机构机械装置设计

机械装置原理如图3、由上盖3.1、壳体3.2、活塞杆3.3、弹簧3.4、下盖3.5、螺旋套3.6组成，上盖3.1的两端管咀与液压制动系统的油路相连。机械装置通过螺旋套3.6与直流力矩伺服电机相连组成新的执行机构。由模糊控制器来控制油路油压，将该装置中的活塞杆3.3下端的螺旋改成螺纹，螺旋套3.6换成螺母，则执行机构的机械装置构成一种新型的机械式防抱死装置。将弹簧预紧力设置在一般路面的临界抱死压力时，活塞、弹簧机构与液压制动系统形成耦合系统，由弹簧机械装置随时吸收和释放制动系统的油压脉动，从而调节系统油压，防止车轮抱死。

3.智能防抱死系统原理