吉林大学学报(工学版) ›› 2018, Vol. 48 ›› Issue (2): 364-372.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170060

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基于集成式线控液压制动系统的轮胎滑移率控制

何祥坤, 季学武, 杨恺明, 武健, 刘亚辉   

  1. 清华大学 汽车安全与节能国家重点实验室,北京 100084
  • 收稿日期:2017-01-17 出版日期:2018-03-01 发布日期:2018-03-01
  • 通讯作者: 季学武(1964-),男,副教授,博士生导师. 研究方向:汽车底盘电控系统开发与动力学控制.E-mail:jixw@tsinghua.edu.cn
  • 作者简介:何祥坤(1989-),男,博士研究生. 研究方向:汽车动力学控制与智能驾驶技术. E-mail:hxk15@mails.tsinghua.edu.cn
  • 基金资助:
    中国汽车产业创新发展联合基金项目(U1664263); 国家自然科学基金项目(51375009); 国际合作项目(20153000021); 清华大学自主科研计划项目(20161080033); 山东省自然科学基金项目(ZR2016EEQ06)

Tire slip control based on integrated-electro-hydraulic braking system

HE Xiang-kun, JI Xue-wu, YANG Kai-ming, WU Jian, LIU Ya-hui   

  1. State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy, Tsinghua University, Beijing 100084, China
  • Received:2017-01-17 Online:2018-03-01 Published:2018-03-01

摘要: 传统的车辆制动系统很难以轮胎滑移率为直接控制目标,为了提高汽车的主动安全性能,对集成式线控液压制动系统(IEHB)的轮胎滑移率控制机理进行深入研究。在建立IEHB执行机构物理仿真模型与7自由度整车动力学模型的基础上,结合分层控制构架,利用滑移率与制动转矩构成的双闭环非线性控制方法,设计了基于IEHB系统的轮胎滑移率控制器;通过AMESim与MATLAB/Simulink联合仿真平台,分别在高附着、低附着路面进行高速主动紧急制动仿真试验。结果表明:本文提出的控制方法可有效调控汽车轮胎滑移率。

关键词: 车辆工程, 集成式线控液压制动系统, 轮胎滑移率, 分层控制构架, 双闭环非线性控制

Abstract: The traditional vehicle braking system is difficult to control the tire slip rate directly. In order to study the tire slip control mechanism of the Integrated-Electro-Hydraulic Braking (IEHB) system and the improve active safety performance of the vehicle, the physical simulation model of IEHB actuator and dynamic model of 7 DOF vehicle were established. Combining with the hierarchical control structure and taking the control method of dual loop, which constitutes slip rate and braking torque, the tire slip nonlinear controller based on IEHB is designed. Simulation test is conducted via co-simulation platform of MATLAB/Simulink and AMESim under the scenarios of active emergency braking process on high adhesion coefficient road and low adhesion coefficient road. Simulation results verify the proposed control method.

Key words: vehicle engineering, integrated-electro-hydraulic brake system, tire slip ratio, hierarchical control structure, dual loop nonlinear control

中图分类号: 

  • U461
[1] Clarke P, Muneer T, Cullinane K. Cutting vehicle emissions with regenerative braking[J].Transportation Research Part D: Transport and Environment, 2010, 15(3): 160-167.
[2] Gerla M, Lee E K, Pau G, et al. Internet of vehicles: from intelligent grid to autonomous cars and vehicular clouds[C]∥2014 IEEE World Forum on Internet of Things (WF-IoT), IEEE, 2014: 241-246.
[3] Finn A, Scheding S. Developments and Challenges for Autonomous Unmanned Vehicles[M]. Berlin:Springer-Verlag, 2012.
[4] 王治中, 于良耀, 王语风, 等. 分布式电液制动系统执行机构液压控制[J]. 清华大学学报: 自然科学版, 2013,53(10): 1464-1469.
Wang Zhi-zhong, Yu Liang-yao, Wang Yu-feng, et al. Actuator pressure controller for a distributed electro-hydraulic braking system[J]. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2013, 53(10):1464-1469.
[5] von Albrichsfeld C, Karner J. Brake system for hybrid and electric vehicles[C]∥ SAE Technical Paper, 2009.
[6] Jo C, Hwang S, Kim H. Clamping-force control for electromechanical brake[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2010, 59(7): 3205-3212.
[7] Jonner W D, Winner H, Dreilich L, et al. Electrohydraulic brake system-the first approach to brake-by-wire technology[C]∥SAE Technical Paper,1996.
[8] Soga M, Shimada M, Sakamoto J I, et al. Development of vehicle dynamics management system for hybrid vehicles: ECB system for improved environmental and vehicle dynamic performance[J]. JSAE Review, 2002, 23(4): 459-464.
[9] Semmler S, Isermann R, Schwarz R, et al. Wheel slip control for antilock braking systems using brake-by-wire actuators[C]∥ SAE Technical Paper, 2003.
[10] Hong D, Hwang I, Yoon P, et al. Development of a vehicle stability control system using brake-by-wire actuators[J]. Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 2008, 130(1): 011008.
[11] 李寿涛, 马用学, 郭鹏程,等. 一种变逻辑门限值的车辆稳定性控制策略研究[J]. 汽车工程, 2015,37(7):782-787.
Li Shou-tao, Ma Yong-xue, Guo Peng-cheng, et al. A study on vehicle stability control strategy with variable threshold[J]. Automotive Engineering, 2015, 37(7):782-787.
[12] 王建强, 王海鹏, 张磊. 基于电控液压制动装置的车辆主动报警/避撞系统[J]. 吉林大学学报:工学版, 2012, 42(4):816-822.
Wang Jian-qiang, Wang Hai-peng, Zhang Lei. Vehicle collision warning and avoidance system based on electronic hydraulic brake device[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition), 2012, 42(4):816-822.
[13] 王治中, 于良耀, 宋健. 基于制动系统的汽车车轮滑移率控制研究现状[J]. 汽车工程, 2014, 36(1):81-87.
Wang Zhi-zhong, Yu Liang-yao, Song Jian. The status quo of research on vehicle wheel slip control based on brake system[J]. Automotive Engineering, 2014, 36(1):81-87.
[14] 余卓平, 徐松云, 熊璐, 等. 集成式电子液压制动系统鲁棒性液压力控制[J]. 机械工程学报, 2015, 51(16): 22-28.
Yu Zhuo-ping, Xu Song-yun, Xiong Lu, et al. Robustness hydraulic pressure control system of integrated-electro-hydraulic brake system[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2015, 51(16): 22-28.
[15] Li J, Yang X, Miao H, et al. Co-simulation research of integrated electro-hydraulic braking system[C]∥ SAE Technical Paper, 2016.
[16] 熊璐, 徐松云, 余卓平. 基于颤振补偿的电子液压制动系统液压力优化控制[J]. 机械工程学报, 2016, 52(12): 100-106.
Xiong Lu, Xu Song-yun, Yu Zhuo-ping. Optimization of hydraulic pressure control system of integrated electro-hydraulic brake system based on chatter-compensation[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2016, 52(12): 100-106.
[17] Yang I J, Choi K, Huh K. Development of an electric booster system using sliding mode control for improved braking performance[J]. International Journal of Automotive Technology, 2012, 13(6): 1005-1011.
[18] Li L, Jia G, Chen J, et al. A novel vehicle dynamics stability control algorithm based on the hierarchical strategy with constrain of nonlinear tyre forces[J]. Vehicle System Dynamics, 2015, 53(8): 1093-1116.
[19] Pacejka H B, Bakker E. The magic formula tyre model[J]. Vehicle System Dynamics, 1992, 21(Sup.1): 1-18.
[20] Doumiati M, Victorino A, Lechner D, et al. Observers for vehicle tyre/road forces estimation: experimental validation[J]. Vehicle System Dynamics, 2010, 48(11): 1345-1378.
[21] 张晓光, 孙力, 赵克. 基于负载转矩滑模观测的永磁同步电机滑模控制[J]. 中国电机工程学报, 2012, 32(3):111-116.
Zhang Xiao-guang, Sun Li, Zhao Ke. Sliding mode control of PMSM based on a novel load torque sliding mode observer[J]. Proceedings of the CSEE, 2012, 32(3):111-116.
[22] van Zanten A T, Erhardt R, Pfaff G, et al. Control aspects of the Bosch-VDC[C]∥ Proceedings of AVEC, Aachen, Germany, 1996: 573-608.
[23] He X, Yang K, Ji X, et al. Research on vehicle stability control strategy based on integrated-electro-hydraulic brake system[C]∥ SAE Technical Paper, 2017.
[24] 米克奇,瓦伦托维兹. 汽车动力学[M]. 余强,译. 4版. 北京:清华大学出版社,2009:13-17.
[1] 常成,宋传学,张雅歌,邵玉龙,周放. 双馈电机驱动电动汽车变频器容量最小化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1629-1635.
[2] 席利贺,张欣,孙传扬,王泽兴,姜涛. 增程式电动汽车自适应能量管理策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1636-1644.
[3] 何仁,杨柳,胡东海. 冷藏运输车太阳能辅助供电制冷系统设计及分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1645-1652.
[4] 那景新,慕文龙,范以撒,谭伟,杨佳宙. 车身钢-铝粘接接头湿热老化性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1653-1660.
[5] 刘玉梅,刘丽,曹晓宁,熊明烨,庄娇娇. 转向架动态模拟试验台避撞模型的构建[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1661-1668.
[6] 赵伟强, 高恪, 王文彬. 基于电液耦合转向系统的商用车防失稳控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1305-1312.
[7] 宋大凤, 吴西涛, 曾小华, 杨南南, 李文远. 基于理论油耗模型的轻混重卡全生命周期成本分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1313-1323.
[8] 朱剑峰, 张君媛, 陈潇凯, 洪光辉, 宋正超, 曹杰. 基于座椅拉拽安全性能的车身结构改进设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1324-1330.
[9] 那景新, 浦磊鑫, 范以撒, 沈传亮. 湿热环境对Sikaflex-265铝合金粘接接头失效强度的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1331-1338.
[10] 王炎, 高青, 王国华, 张天时, 苑盟. 混流集成式电池组热管理温均特性增效仿真[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1339-1348.
[11] 金立生, 谢宪毅, 高琳琳, 郭柏苍. 基于二次规划的分布式电动汽车稳定性控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1349-1359.
[12] 隗海林, 包翠竹, 李洪雪, 李明达. 基于最小二乘支持向量机的怠速时间预测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1360-1365.
[13] 王德军, 魏薇郦, 鲍亚新. 考虑侧风干扰的电子稳定控制系统执行器故障诊断[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1548-1555.
[14] 胡满江, 罗禹贡, 陈龙, 李克强. 基于纵向频响特性的整车质量估计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 977-983.
[15] 刘国政, 史文库, 陈志勇. 考虑安装误差的准双曲面齿轮传动误差有限元分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 984-989.
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[1] 王文权, 商延赓, 李秀娟, 王春生, 张桂兰. 激光焊接650 MPa相变诱发塑性钢的组织与性能[J]. , 2012, 42(05): 1203 -1207 .
[2] 黄健康1, 何翠翠1, 2, 石玗1, 樊丁1. 铝/钢异种金属焊接接头界面Al-Fe金属间化合物生成及其热力学分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2014, 44(4): 1037 -1041 .
[3] 徐涛, 刘光洁, 葛海潮, 张炜, 于征磊. 焊接热源局部坐标移动曲线路径建模方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2014, 44(6): 1704 -1709 .
[4] 骆海涛, 周维佳, 王洪光, 武加锋. 搅拌摩擦焊机器人典型工况下的受载分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(3): 884 -891 .
[5] 杨悦, 周磊磊. 微弧氧化对铝合金搅拌摩擦焊缝耐蚀性能的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(2): 511 -515 .
[6] 初亮, 孙成伟, 郭建华, 赵迪, 李文惠. 基于轮缸压力的制动能量回收评价方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 349 -354 .
[7] 李静, 丁明慧, 李立刚, 陈立军. 基于活塞形状的空气弹簧动特性分析与参数优化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 355 -363 .
[8] 史文库, 刘国政, 宋海生, 陈志勇, 张宝. 纯电动客车振动噪声特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 373 -379 .
[9] 张天时, 宋东鉴, 高青, 王国华, 闫振敏, 宋薇. 电动汽车动力电池液体冷却系统构建及其工作过程仿真[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 387 -397 .
[10] 陈吉清, 杜天亚, 兰凤崇. 钝性碰撞中人体肝脏生物力学响应数值分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 398 -406 .