汽车ABS系统的故障仿真与试验研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：201331206015河北工业大学硕士学位论文汽车ABS系统的故障仿真与试验研究论文作者：王永建学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士学科专业：车辆工程指导教师：师占群职称：教授资助基金项目：天津市自然科学基金项目.DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofVehicleEngineeringTHEFAULTSSIMULATIONANDEXPERIMENTALRESEARCHOFAUTOM

2、OBILEABSSYSTEMbyWangYongjianSupervisor:Prof.ShiZhanqunMarch2016ThisworkissupportedbytheTianjinNaturalScienceFoundationofChina.摘要伴随汽车行业的发展和汽车行驶速度的提高，安全性问题越来越受到重视。ABS作为主动安全系统，是否存在故障直接关系到人车安全。本文针对汽车ABS系统自检不能识别的几种故障进行仿真与试验研究，并在此基础上，探索非驾驶状态下通过自主驱动探测ABS故障的方法。首先对研究背景

3、和意义进行阐述，介绍了汽车ABS系统故障的国内外研究现状。然后介绍了汽车ABS系统基本结构，从常规制动过程、保压过程、减压过程、增压过程描述了ABS系统工作原理，从路面附着系数、滑移率之间关系描述了制动过程，借此分析了目前ABS系统常见的几种控制算法。在此基础上，结合逻辑门限值控制理论，在MATLAB/Simulink环境下建立了1/4车动力学模型，并结合滑移率模型、路面模型及ABS液压系统模型进行了理论描述与仿真模型搭建，仿真得到干沥青、干石子、雪等几种路面的工作过程。通过对制动距离、滑移率、制动力矩等参数的分析

4、，较好的反映了ABS系统的工作机理与效果。之后对ABS系统自检功能无法检测的四种故障，包括轮速传感器机械部件故障、液压油泄漏故障、电磁阀卡紧故障以及柱塞泵性能效率损失故障进行理论阐述，在仿真模型结构基础上，建立各自故障模型，进行仿真得到各种故障下制动力矩变化曲线，构建故障数据库。另一方面，为了对仿真结果进行试验验证，设计、开发了基于dSPACE的ABS系统自主控制试验台，成功驱动电磁阀按照给定指令连续动作。同时建立数据采集系统，对电磁阀动作产生的声音信号、振动信号进行采集。将采集到的声音以及振动信号与仿真得到的制动

5、力矩信号进行对比分析，可以得出，振动信号与声音信号在时间上可以对应电磁阀开启过程，证明了通过提取并分析处理声音或者振动信号的特征参数即可映射电磁阀的机械运动过程，并能通过对特征参数的监测实现对ABS系统常见故障的检测。关键词：ABS，Simulink模型，故障，试验研究，特征参数IABSTRACTThesafetyproblemgetsmoreandmoreattentionwiththedevelopmentoftheautomobileindustryandtherapidincreaseofthedrivin

6、gspeed.ThefaultsoftheABSarerelateddirectlytothesafetyofvehiclesanddriversasanactivesafetysystem.ThisarticleismainlyaboutthesimulationandexperimentalresearchonthefaultsoftheABSsystemwhichcannotbeidentifiedintheself-examination.Firstly,itelaboratesthebackgrounda

7、ndsignificanceofthestudy,introducesthecurrentresearchabouttheABSsystemfaults.ThenitintroducesthestructureoftheABSsystem,anddescribestheworkingprincipleofitaccordingtothefouroperatingmodes:theconventionalbrakepattern,holdingpattern,pressurereducingpatternandpre

8、ssureincreasingpattern.Itdescribesthebrakingprocessaccordingtothecoefficientofroadadhesionandtheslipratio,thenanalyzesseveralcommoncontrolalgorithms.Onthisbasis,combinedwiththelogi