论文详解车辆稳定控制系统与典型故障案例(二)，本文是控制系统学年毕业论文范文跟控制系统和典型故障案例和车辆有关大学毕业论文范文.
( 接上期)
上期,我们介绍了ABS、ASR、打滑率、车速来源等内容,接下来我们再来聊聊车身稳定控制系统控制原理.
5.车身稳定控制系统原理
对于车身稳定控制系统的原理,各车厂或供应商的说法各异.根据笔者的理解,简而言之：车身稳定控制系统模块借助方向盘转向信号和车速信号计算出合理的车身惯性目标值,根据惯性、轮速传感器检测到实际的车身姿态,两者进行对比后,通过对动力输出进行修正或采取额外的制动调节,达到稳定车身姿态的控制.其控制逻辑,如下图5所示.
从常规意义来讲,我们常说的车辆不稳定的状态多是指横向(侧向)方面的不稳定,其常见表现形式有转向不足和转向过度两种.简单理解,转向不足就是“转不过来了”,转向过度就是“转过头了”.图6所示为转向不足和转向过度的效果图.
车辆出现转向不稳定的状态时,车身控制模块将采取不同的控制策略.转向不足时,系统就会增加内侧的制动力,以减小转向半径；转向过度时,系统会增加外侧的制动力,以增大转向半径.增加向前的扭矩是减小制动,增加向后的扭矩是增加制动力.图7所示的是车身稳定控制系统的控制策略.
当车辆出现不稳定状态时,车身稳定控制系统就会控制相关的电磁阀对各个车辆的制动压力进行调节,从而达到车身行驶稳定的目的.
常见的车身稳定系统一般有12个电磁阀分别控制液压阀体中的机械阀,进行制动油压调节.每个车轮上的制动分泵分别对应一个常开的进口阀(IN)和一个常闭的出口阀(OUT),这样4个车轮就需要8个电磁阀(图8).因为常规的汽车制动系统,从总泵分出来的是两组制动管路,总泵上的每条制动管路为两个车轮提供制动压力,或为前后布置形式、或为“X”型布置形式.为了实现压力保持以及一些辅助功能(如坡道起步),在总泵后的每条制动管路上,又分别设置了一个常开的吸压阀和一个常闭的切断阀.具体的液压管路设计(仅以刹车总泵的一条管路为例),如图9所示.
此外,车身稳定控制系统实现的功能,远比ABS和ASR系统复杂.从上面介绍的控制原理及控制逻辑来看,对控制模块软件进行简单的升级是不可能实现这些功能.要实现这些功能,就必需要知道的驾驶员意图和实际车辆姿态,这样才能去对比目标和实际状态的差异,以便控制输出的制动压力.
因此,从系统配置来讲,要想车辆实现车身稳定控制系统的功能,除了装备ABS系统所需的轮速传感器外,还必须有方向盘转角传感器和惯性传感器.
(1)轮速传感器
轮速传感器为ABS、DSC等各个子系统提供最关键的基础信息,控制模块就是靠这个传感器提供的信息来计算车速的.早期的轮速传感器多为磁感应式,结构简单、成本低,但是低速时精度不高.它提供的是交流电压的模拟信号,容易受到磁性物质干扰.另外,模块接收信号后必须整流、滤波才能测算出轮速.图10为磁感应式轮速传感器的结构以及信号波形.
目前,汽车上使用最多的轮速传感器是霍尔式的,其优点是精度高、可以识别轮胎旋转方向,且信号多为数字方波信号.另外,也有一些是电流型霍尔传感器.图11为霍尔式轮速传感器的信号发生原理及信号波形.
具体是哪一种轮速传感器,可查阅各车型的维修手册.需要强调的是：轮速信号是现代汽车控制系统的重要参数,不仅仅是车身稳定控制系统需要轮速信息,其他控制系统也需要轮速信号的支持.
(2)转角传感器
方向盘转向角代表的是驾驶员的转向意图.很多车型的转角信号是来自方向盘下侧的转向角传感器(图12所示).从工作原理来看,转角传感器分为滑动电阻型、光电型、电磁感应型、霍尔型等.限于篇幅,各种类型转角传感器的工作原理在此就不一一赘述.但是,需要特别强调的是：有些车厂为了降低配件成本,避免不必要的重复配件安装,一些车型取消了安装在方向盘下侧转向轴上的转向角传感器,采集的是来自电动助力转向系统的转角信号.
另外,一些高端车型带有主动转向系统,车辆的实际转向角不仅仅是由方向盘转角所决定的,而是需要叠加一个主动转向修正角.
(3)惯性传感器
一般常规车辆上的惯性传感器包含三个信号：左右横向加速度G、前后纵向加速度G以及测量车辆旋转角速度的偏航速度.早期的惯性传感器是由加速度计和角速度计两个部件组成,近些年由于电子技术的不断进步,几乎所有的惯性信号都集成在一个传感器模块中,甚至有些车辆的惯性传感器中还集成了垂直加速度G信号.如笔者所熟知的BMW车型,目前大部分的惯性型号都来自底盘集成模块ICM内部,其传感器检测的信号如图13所示.
绝大部分车型的惯性传感器都安装在车辆的重心位置,也就是仪表台的下侧,但也有极个别车型(主要是日系)却惯性传感器集成到了车身稳定控制模块中,而这个稳定系统的模块却安装在发动机舱的侧面.惯性传感器不放在车辆重心位置,系统将如何准确检测车辆重心偏转角度？对于这个疑问,笔者曾咨询过该车型厂商的工程师,得到的答复是：系统会根据传感器的位置与车辆重心位置之间的距离和角度,通过软件的计算,从而准确测算出车身实际的偏转角度.
另外,由于车辆网络通讯的日益发展,许多车型不再单独设置惯性传感器,而是把惯性传感器的信号功能集成到了气囊模块.因为气囊模块需要监控车辆的G信号,所以就无需再单独设置惯性传感器,从而进一步降低车辆的硬件成本.无论惯性传感器是以何种形式存在的,都是为了给车身控制模块提供反应车辆实际运动姿态的信号.
由于不同品牌、不同车型所采用的惯性传感器的类型各不相同,其结构和工作原理也千差万别,本文就不一一详细介绍.
稳定控制模块除了直接获取上述传感器提供的信号外,还会通过其他系统获取交互信息,以实现对车辆扭矩进行管理及控制.如：车身控制模块会通过发动机控制系统获取油门踏板信号、分动器的四驱驱动状态信号、变速器挡位以及换挡信号等.也就是说：现代汽车的车身稳定系统,不仅仅是简单的侧向、侧滑管理和纵向刹车、加速控制系统.从广义的角度来讲,车身稳定控制系统只是整个车辆动态行驶管理系统(图14)中的一部分,它负责车辆在前后方向和左右旋转方向上的动态控制.
当然,我们也必须清楚,无论是高档车型还是常见车型,车身稳定控制系统都算是庞大、复杂、且包含诸多子系统的主动安全系统.
下期我们将重点介绍车身稳定控制系统中的子系统及其控制逻辑.
该文评论：本文论述了关于经典控制系统专业范文可作为控制系统和典型故障案例和车辆方面的大学硕士与本科毕业论文控制系统论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献.
参考文献：
1、 典型定语从句易错题详解 The factory was built in a secret place,around high mountains A which was B it.
2、 详解车辆稳定控制系统与典型故障案例(六) 杨老师(杨波）汽车维修高级技师、机动车检测维修工程师 从事汽车维修工作近20年,先后担任现代、通用4S店技术总监、日德……外资车企的技术培训讲师 具有扎实的理论基础,在汽车电控诊断领域有着丰富的实战经.
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