Nepilotuojamo mikroautobuso stabdžių sistemos projektavimas, pagrįstas ESC

Šiame darbe pristatyta ESC stabdžių sistema yra vienas iš ekonomiškiausių ir brandžiausių būdų išmaniai valdyti automobilių stabdžius.

Nuolat tobulėjant ir tobulėjant automobilių elektroninėms technologijoms, atsirado „brake-by-wire“ sistema. Dėl aukštos integracijos ir lengvo išdėstymo stabdžių sistema gali ne tik atitikti ESC funkciją, bet ir realizuoti ACC, AEB ir kitas funkcijas, kad atitiktų pažangaus vairavimo funkcijų kūrimo poreikius. Automotive ESC kontroliuoja padangos išilginės ir šoninės jėgos dydį ir kryptį, kad užtikrintų, jog automobilis stabiliai važiuotų stabdant, važiuojant, staigiai vairuojant ir net kitomis ekstremaliomis sąlygomis, ir padidina automobilio saugumą. Automotive ESC suteikia tam tikrą pagrindą automobilių stabdymui naudojant laidą, tiksliai valdydamas kiekvieno rato rato cilindro slėgį.

1, Stabdžių sistemos pasirinkimas ir struktūra

1.1 Stabdžių sistemos pasirinkimas
Nepilotuojamas mikroautobusas turi realizuoti L4 nepilotuojamo vairavimo funkcijas konkrečioje veiklos zonoje, pvz., autonominį maršrutų planavimą ir sustojimų pasirinkimą ir pan., todėl jo reagavimo už stabdymo laidas delsa turi būti mažesnė arba lygi {{3} }.5 s. Kadangi transporto priemonės ESC yra pagrįstas tradicine hidrauline stabdžių sistema, jis turi mažų sąnaudų, trumpo uždelsimo, visiško gedimo dubliavimo, realiu laiku nepriklausomo keturių ratų stabdymo valdymo ir tt privalumus, todėl gali būti naudojamas tiksliai atlikti stabdymo komanda, kurią išduoda automatinis važiavimo valdiklis, kad būtų galima aktyviai valdyti transporto priemonės lėtėjimą arba stabdžių slėgį. Todėl mikroautobuse be vairuotojo naudojama ESC pagrindu veikianti stabdžių sistema.

1.2 „Brake-by-wire“ sistemos architektūra
Automobilio ESC pagrindu veikiančios stabdžių sistemos architektūra parodyta 1 pav

įskaitant:

• aliejaus laikymo puodelis 1,
• elektroninis hidraulinis valdymo blokas (HCU) 2
• slėgio jutiklis 3
• slėgio matavimo plokštė 4
• kombinuotas jutiklis 5
• stabdžių apkabos 6
• Stabdžių diskas 7
• kietas stabdžių vamzdis 8
• stabdžių žarna 9
• alyvai atspari žarna 10
• laidų rinkinys 11
• CAN signalas 12 ir kt.

Kuriame elektroninį hidraulinį valdymo bloką (HCU) 2 sudaro variklis, valdiklis ir solenoidinis vožtuvas. Pagrindinės jo funkcijos yra šios:
1) Atsakykite į tikslinio lėtėjimo užklausą, kurią siunčia transporto priemonės aukščiausio lygio valdiklis (t. y. transporto priemonės VCU): lėtėjimo diapazonas yra 0-6.0 m/s2, lėtėjimo reakcijos laikas yra mažesnis arba lygus 0,5 s, o lėtėjimo slėgio susidarymo laikas yra mažesnis arba lygus 0,6 s. Reagavimo laikas reiškia laiką nuo tada, kai visos transporto priemonės VCU išsiunčia stabdymo užklausą, iki tada, kai transporto priemonės greitis pradeda staigiai mažėti; slėgio padidėjimo laikas reiškia laiką nuo tada, kai visos transporto priemonės VCU išsiunčia stabdymo užklausą, iki tada, kai transporto priemonė pasiekia tikslinį lėtėjimą.
2) Įprastuose cementiniuose arba asfaltuotuose keliuose stabdymo laidu tikslumas turi būti maksimalus (0,2 m/s2, 10%), tai yra, didžiausia vertė tarp 0,2 m/s2 ir (10 % × tikslinis lėtėjimas)
 

1.3 „Brake-by-wire“ sistemos valdymo algoritmo architektūra
1.3.1 Stabdžių slėgio modelis

ESC pagrįstos „brake-by-wire“ sistemos valdymo algoritmo pagrindas yra stabdžių slėgio modelis.

1) Stabdžių slėgio modelio dizainas. Stabdžių slėgio modelis sukurtas taip: pirmiausia sukurkite variklio ir įvairių HCU valdiklių techninės įrangos modelį pagal HCU charakteristikas, o tada palyginkite skirtingus tikslinius lėtėjimus, apskaičiuotus pagal nepilotuojamo mikroautobuso transporto priemonės parametrus su reikalinga Stabdžių slėgio santykio kreivė importuojama į minėtą stabdžių slėgio techninės įrangos modelį, o galiausiai stabdžių slėgis, reikalingas skirtingiems tiksliniams lėtėjimams, gali būti pasiektas suderinus variklio ir valdiklio angos dizainą modelyje.

2) Stabdžių slėgio modelio valdymas. Kai HCU gauna stabdymo signalą, sukurtas stabdymo slėgio modelis atlieka pastūmos pirmyn valdymą ir grįžtamojo ryšio valdymą pagal rato cilindro slėgio signalą. HCU pasirenka atitinkamą valdymo komandą, kad sukurtų tikslinį slėgį transporto priemonei stabdyti, kad transporto priemonė pasiektų tikslinį lėtėjimą, kartu užtikrindama stabdymo lėtėjimo nuoseklumą, stabilumą ir sklandumą.

1.3.2 Valdymo algoritmo architektūra

Valdymo algoritmas, pagrįstas ESC stabdymo laidu sistema, daugiausia skirstomas į aktyvaus stabdymo valdymo (atitinkamo būsenos kiekio apskaičiavimo ir įėjimo bei išvažiavimo sąlygų įvertinimo) modulį, viršutinio valdiklio (tikslinio lėtėjimo valdiklio) modulį ir apatinį valdiklį (aktyvaus stabdžių slėgio valdiklį). ) modulį, jo architektūra parodyta 2 pav.

Tarp jų viršutinio tikslinio lėtėjimo reguliatoriaus ir apatinio aktyvaus stabdžių slėgio reguliatoriaus valdymo logika parodyta 3 pav.

Viršutinio lygio tikslinio lėtėjimo valdiklio vaidmuo yra tikslinį lėtėjimą paversti tiksliniu slėgiu; Žemesnio lygio aktyvaus stabdžių slėgio valdiklio vaidmuo yra išspręsti atitinkamas variklio ir solenoidinio vožtuvo komandas, kad būtų pasiektas viršutinio lygio valdiklio reikalaujamas tikslinis slėgis.

Viršutinio lygio tikslinio lėtėjimo valdiklio valdymo logika: pagal transporto priemonės išilginės dinamikos modelį apskaičiuokite etaloninį tikslinį slėgį, reikalingą tiksliniam lėtėjimui pasiekti, kaip valdymo proceso grįžtamąją grandį; pagal nuokrypį tarp tikslinio lėtėjimo ir faktinio lėtėjimo, tikslinis stabdymo slėgis koreguojamas, kad būtų gautas pakoreguotas stabdymo slėgis, kuris naudojamas kaip grįžtamasis ryšys valdymo procese; galiausiai, pagal etaloninį stabdymo slėgį ir pakoreguotą stabdymo slėgį gaunamas išsamus tikslinis slėgis.

Apatinio aktyvaus stabdžių slėgio reguliatoriaus valdymo logika: pirmiausia apskaičiuokite kiekvieno solenoidinio vožtuvo bazinę angą ir pagrindinę variklio angą pagal priekinio slėgio modelį; tada apskaičiuokite pataisytą kiekvieno solenoidinio vožtuvo atidarymą pagal slėgio nuokrypio grįžtamąjį ryšį ir pataisytą variklio atidarymą; galiausiai, bendra solenoidinio vožtuvo ir variklio anga gaunama uždedant pagrindinę angą ir koreguotą angą.

2, Stabdžių sistemos pasirinkimas ir struktūra

Minėtos „brake-by-wire“ sistemos komponentai surenkami į visą transporto priemonę, o aukščiau minėta teorinė konstrukcija yra patikrinta, kad būtų užbaigtas galutinis visos transporto priemonės „brake-by-wire“ sistemos projektas.

Minėtam nepilotuojamam mikroautobusui dinaminis brake-by-wire sistemos patikrinimas atliekamas ant plokščios, didelio sukibimo dangos, o aplinkos temperatūra yra apie 30 laipsnių.

Šis tikrinimo elementas yra lėtėjimo žingsnio pakeitimas. Lėtėjimo žingsnio keitimo bandymas atspindi tipišką slėgio palaikymo ir dekompresijos procesą ir imituoja tipines transporto priemonės stabdymo ir lėtėjimo sąlygas. Stabdant pradinis greitis yra apie 15 km/h, o tikslinis lėtėjimas – 1.0-6.0 m/s2. Kiekvienam tiksliniam lėtėjimui užrašykite atsako į lėtėjimą laiką, lėtėjimo slėgio padidėjimo laiką ir stabdymo laidų tikslumą. Patikrinimo bandymo techniniai reikalavimai ir bandymų rezultatai pateikti 1 lentelėje.

1.2 pagrindinių funkcijų palyginimas su techniniais reikalavimais ir bandymų rezultatais 1 lentelėje rodo, kad sistema gali laiku ir tiksliai sekti tikslinį lėtėjimą esant skirtingiems tiksliniams lėtėjimams, o du laiko rodikliai taip pat atitinka techninius reikalavimus ir pasiekti laukiamą. įvartis .

3, Išvada

Šiame darbe paaiškinamas 4 m nepilotuojamo mažo keleivinio automobilio stabdžių sistemos projektavimo ir kūrimo procesas, daugiausia supažindinama su ESC pagrįstos stabdžių-laidų sistemos architektūra, pagrindinėmis funkcijomis, techniniais rodikliais ir valdymo algoritmo architektūra. , ir atlieka patikros testus.

Rezultatai rodo, kad ESC pagrįsta stabdymo laidu sistema visiškai atitinka stabdymo reakcijos trukmės, mažesnės nei 0,5 s arba lygi, reikalavimus ir slėgio didinimo laiko reikalavimus pagal kiekvieną lėtėjimo gradientą.