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【doc】车辆联合制动模糊控制研究

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【doc】车辆联合制动模糊控制研究【doc】车辆联合制动模糊控制研究 车辆联合制动模糊控制研究 引一制动型液力变矩减速器产生的制动力矩大于地面 所提供的最大制动力时,制动轮发生滑移使制动轮转 速下降,牵引一制动型液力变矩减速器产生的制动力 矩也随着下降,直到和地面所提供的最大制动力相平 衡.当平衡点过后,牵引制动型液力变矩减速器产 生的制动力矩小于地面所提供的最大制动力,这时的 制动力由液力减速器来决定.图2所示的是地面提 供的最大制动力和牵引制动型液力变矩减速器在最 高档位时产生的制动力曲线关系示意图. 牵引制动型 液力变矩减速器一 般安...

【doc】车辆联合制动模糊控制研究
【doc】车辆联合制动模糊控制研究 车辆联合制动模糊控制研究 引一制动型液力变矩减速器产生的制动力矩大于地面 所提供的最大制动力时,制动轮发生滑移使制动轮转 速下降,牵引一制动型液力变矩减速器产生的制动力 矩也随着下降,直到和地面所提供的最大制动力相平 衡.当平衡点过后,牵引制动型液力变矩减速器产 生的制动力矩小于地面所提供的最大制动力,这时的 制动力由液力减速器来决定.图2所示的是地面提 供的最大制动力和牵引制动型液力变矩减速器在最 高档位时产生的制动力曲线关系示意图. 牵引制动型 液力变矩减速器一 般安装在发动机和 变速机构之问,在 各个挡位的最高车 速时发动机的输出 转速相同,此时它 本身产生的扭矩相 同,经过传动系统 的调制后传递到制 动轮,挡位越低,在 匿 _R 雌 一 / …/地面提供制动力/, / 图2牵引一制动型液力变矩 器的制动力特性 制动轮上产生的制动扭矩越大;另一方面,液力减速 器的制动力矩和动轮转速的平方成正比,不能起到 停车制动的作用.所以液力减速器满足高速制动的 要求,由机械制动器补偿低速时不足的制动力矩. 这样就需要控制液力减速器和机械制动器的制动力 矩,使之不仅协调匹配,还要满足车辆恒力矩制动的 需求. 2联合制动的力矩模型建立 由于液力减速器的制动力矩系数和其腔内 压力成线性关系,即和其充液量有关,可以控制减速 器腔体内的充液量进行恒力矩控制.而这种新型液 力变矩减速器工作在制动工况的时候,腔体内 1O0充液,制动力矩系数在理论上为一定值,仿 真过程中值的计算是在泵轮转速为3268r/ min,最大扭矩不大于制动离合器允许最大摩擦力 矩4688.4N?m的条件下,由式(1)可以得到制动 扭矩系数T一1.98×10min./r.?m,且为定值 液力减速器的制动力矩可根据相似原理得出I. T=2rpgnD(1) 式中:-工作液体的密度(830kg/m.); /'/R~液力减速器转子的转速(r/min); g…重力加速度(9.81m/s); D…,液力减速器循环圆的有效直径(m). 液力减速器转子转速"如下式所示 一 (2)一一 式中:…制动过程中车辆的实际速度(m/s); r主动轮半径(m); 一 侧传动,前传动,汇流排,变速机构的传 动比. 对于正常的制动过程,为了使车辆以驾驶员要 求的减速度稳定减速,即恒力矩制动的实现是通过 对湿式多片机械制动器制动力矩的控制来实现的, 所以把机械制动器的控制压力作为控制对象.湿式 多片制动器摩滑力矩T的计算方程为 丁一RzF(3) 式中:一一摩擦元件的动摩擦因数; R…摩擦片当量摩擦半径(ITI); z一摩擦副数; F一摩擦衬面上的法向总压力(N). 试验数据 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明,摩擦片相对滑动速度对湿式多 片摩擦制动器的摩擦因数影响非常大.动摩擦因数 是主,被动部分相对转速(相对滑动速度)的函数. 模型中所涉及的湿式片式机械制动器摩擦因数根据 台架试验拟合得出,由如下表达式求出I.1. 一 0.130879exp(--0.000570486??")(4) 式中:?一主被动零件滑摩转速差(r/rain). 在仿真模型中,通过比较液力减速器实际提供 的制动力矩和根据制动要求设置的所需整车制动力 矩值,控制电液比例阀的电流,增大或者减小湿式多 片制动器的制动力矩,使之与设定的制动力矩一致, 湿式多片制动器的控制压力采用模糊逻辑控制. 3模糊控制器的设计和模糊规则选择 3.1模糊控制器的结构选择 模糊控制是应用模糊集合理论和模糊语言变 量,以模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制, 属于非线性控制范畴,是目前智能控制的一种重要 形式.模糊控制迅速发展并在现实中得以成功应用 的原因在于模糊逻辑本身提供了由专家构造语言信 息并将其转化为控制策略的一种系统而有效的推理 方法,它将系统信息经过模糊化处理,通过模糊关系 的推理合成,产生相应的模糊决策. 模糊控制器的结构选择主要是确定模糊控制器 的输入变量和输出变量(控制量),选择是否合理直接 影响到模糊控制器性能的好坏.一般来说,在控制过 程中,人们能够获取的信息量有误差,误差的变化和 误差变化的变化率;人控制动作的信息量就是控制 量.根据控制系统的需要,仿真中选取减速度误差F 与减速度误差变化Ec作为模糊控制器的输入变量, ?52?《新技术新工艺》?信息化应用技术2006年第4期 燃燃瓣辩薯0譬一蕊辫 以机械制动器的控制压力F变化量U为控制变量. 这样设计的二维模糊控制器为双输入单输出的常用 模糊控制器.其逻辑结构简图如3所示. r一一一一一一一一一-_一一一一一1 :模糊拧制: lI 图3服输入单输出模糊逻辑控制系统结构 3.2模糊规则的选择和模糊推理 模糊规则的选择是设计模糊控制器的核心.模 糊规则的选择过程可以简单分为3个部分,即选择 适的模糊语言变量,确定各语言变量的隶属函数, 最后建立模糊控制规则. 3.2.1选择模糊语言变量 按照人的思维方式,往选择语占变量时,选择 {负大,负中,负小,零,正小,正中,正大}7个语言 值.即{NB,NM,NS.Z(),PS,PM,PB}.语言变量 的语言值越多,对事物的描述就越精确,可能得到的 控制效果就越好,但同时过细的划分也使得控制系 统过于复杂.对于模糊变量的模糊子集,它们之间 的相互关系对控制性能c,l有影响,在选择描述某一 模糊变量的模糊子集时,要使它们在论域卜的分布 合理,也就是要较好的覆盖整个论域.在定义模糊 子集时,要使沦域中仟意一点对应的模糊子集的隶 属度的最大值不能太小,否则在这些点附近容易出 现不灵敏区,造成l,人控,使模糊控制性能变坏.模糊 子集重叠程度较小时,控制灵敏度较高;重叠程度较 大时,模糊控制器鲁棒性较好,即控制器具有较好的 适应埘象参数变化的能力.所以论域的选择对模糊 控制器的动,静态性能有较大的影响,一般是通过试 验的方法来确定,而且量化等级要适当.这里输入 晕减速度误差F的基本论域选为[5,5];减速度 误差的变化Fc的基本论域选为[60,60];输出量 控制乐力变化量U的基本论域选为[一1.5,1.5]. 3.2.2确定语言变量的隶属函数 模糊语言值实际f:是一个模糊子集,而语占值 最终是通过隶属函数来描述的常用的隶属函数有 三角形,梯形和高斯等.隶属函数曲线的形状不同 对模糊拧制性能的影响比较明显.形状越陡,分辨 率越高,控制灵敏度也比较高;相反,若隶属函数变 化很缓慢,则控制特性比较平缓,系统的稳定性好. 为了使系统具有良好的鲁俸性,所以这里输入量 ' ' 与输出晕的隶属函数均取为高斯函数Y—}, 隶属函数的曲线如图4所示 图4减速度误差的隶属数I 3.2.3建立模糊控制规则 模糊控制是人类控制行为的一利一语言描述,其 规则的建立也是一种归纳和提炼的过程.常用的方 法有检验归纳法和推理合成法.这里采川的是 Mamdani控制规则,其主要思想是根据已有的输入 输出数据,通过模糊推理合成被拄系统的模糊控制 规则.如减速度误差负大,减速度误差变化为负大, 则控制压力变化为负大.这样,可得到盘I1表1所示 的模糊控制规则. 表1模糊控制规IJ{iJ表 NB NM NS ZO PS PM PB 该模糊逻辑控制模块系统是双输入单输出系 统,设计了49条控制规则. 4仿真结果分析 由此建立了某型车辆联合制动系统的MAT I.AB模糊控制仿真模',如图5所示. l 一.液玎?jf矩厂—叫r——l.L减速测l一区-_Jlm'II"1Nt'型堇警半ljdu‰-lIl". I;{『1娈逮机菲,肢 《新技术新工艺》?信息化应用技术2OO6年第4期?53? 一? 一m 一州?黔? ?MM0MM SMMMnSMM M—BMM?SSM一}2 一? S. ,初始车速为65km/h,制动初始挡位为6挡,相 当于给系统一个阶跃响应.设定模糊控制系统扫描 周期为0.2S.从图6车辆联合制动减速度仿真结 果图可以看出,减速度达到峰值时间大约为0.5S, 最大超调量为5.3,当制动时间为1S时,车辆减 速度基本达到5m/s.,并在此后的整个制动过程中 基本保持不变. 根据减速度误差和减速度误差变化得出控制压 力变化三维信号如图7所示. 图6车辆联合制动减速度图7三维控制压力变化 仿真结果信号 图8为液力变矩减速器和湿式多片机械制动器 制动力矩在制动过程中随时间的变化,当制动时间约为1S的时候,车辆联合制动力矩基本达到所要 图8车辆联合制动的制图9输出变量控制压力 动力矩图变化图 求的稳定值,保证了车辆恒力矩制动.图9为输出 变量控制压力变化示意图. 5结语 在某型车辆传动系统中,和原有液力减速器相 比,这种新型牵引一制动型液力变矩减速器的使用简 化了车辆传动部分的结构尺寸,不仅提高了机械制 动器的使用寿命,而且车辆的高速制动性能和稳定 性都能够满足车辆的使用要求.模糊控制器的设计 和使用,对于联合制动的控制效果不错.控制系统 的快速性和稳定性很好,实现了液力变矩减速器和 机械制动器之问的协调和车辆整车制动的恒力矩控 制.对于液力变矩减速器和机械制动器的匹配具有 现实的参考意义. [参考文献] [1]姚寿文.综合传动联合制动性能及智能控制系统的研究 [D].北京:北京理工大学,2002. [2]朱经昌.车辆液力传动.jE京:国防工业出版社,1982. [3]马彪.履带车辆综合传动特性的动态仿真研究[D].北 京:北京理工大学,1999. [4]诸静,金耀初.模糊控制原理与应用.北京:机械工业出 版社.1995. [5]张志涌.精通MATIAB.北京:北京航空航天大学出版 社,2000. *国防科工委"十五"预研基金(K154-02FMF/ 87ZW60018RU)资助项目. 责任编辑吕菁 }}}e}}}士士}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}j二}}e}}}P 艾克斯特在PTC亚太渠道会议上再展雄风 —— 3项殊荣技压群芳 艾克斯特(E—TECH)是制造业信息化一体化完整解决方案的大型软件开发,服务商,曾为中国5000 多家客户提供领先的信息化一体化完整解决方案,2003年人选"国家重点布局内骨干软件企业",2004年人 选德勤"亚太地区高科技高增长500强",2005年人选中国制造业信息化工程"十大优秀供应商",是全球领 先的PTCPIM和微软MBS的核心合作伙伴. 日前,在泰国召开的"PTC亚太区渠道会议"上,艾克斯特以其2005年度的卓越表现一举囊括了"中国 区最佳业绩奖","北亚区最快发展奖"及"亚太区最佳市场开拓奖"3大奖,成为PTC渠道合作伙伴中获奖最 多也是奖项最高的企业. 艾克斯特自2002年成为PTC合作伙伴以来,向300多家客户提供了PTC全球领先的产品,解决方案 和专业化的服务,去年被评为PTC全球五大合作伙伴,是目前在中国区唯一覆盖全国区域销售和服务的 PTC全球最高级别代理商. . 54?《新技术新工艺》?信息化应用技术2006年第4期
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