汽车制动防抱死系统故障诊断技术研究

论文摘要

汽车制动防抱死系统（Anti-lock Braking System,ABS）是重要的汽车主动安全控制技术,它通过控制电磁阀的瞬时开闭调节制动时轮胎的滑移率,使车轮与地面的附着系数最佳。ABS对缩短制动距离,提高制动稳定性具有重要的意义。本文针对ABS系统开发中面临的故障诊断技术进行研究,以期对ABS系统的故障诊断提供技术和方法。本文的研究分为两个方面。一是结合硬件在回路的测试技术,建立了ABS故障模拟系统。通过模拟可能出现的传感器故障和执行机构故障,为ABS故障诊断方法和故障处理方法提供评测环境。二是通过故障重构技术,为ABS传感器故障诊断提供一种新的诊断方法。本文首先分析了ABS系统结构和工作原理,在此基础上,确定了ABS故障模拟系统的功能需求,并基于硬件在回路技术进行了故障模拟系统的整体结构设计。为了评价故障诊断的实时性和不同状态下故障处理的正确性,本文给出了一种故障事件控制模块和故障生成模块方法,使不同控制状态模式下设置故障成为可能。本文给出的故障模拟系统不仅能满足ABS故障诊断性能的测试需求,也为后续的故障诊断技术研究提供了一个可靠的测试环境。为了准确模拟ABS系统的各类故障,本文基于对电磁式轮速传感器和霍尔式轮速传感器工作原理的分析,提取了轮速传感器缺齿故障及传感头与齿圈间隙过大时的信号特征。并在此基础上,提出了一种轮速传感器缺齿、间隙过大、断路、短路故障的模拟以及轮缸压力传感器和回液泵、电磁阀的线路故障模拟软硬件设计方法,分析了轮速传感器输出正弦信号相位差对故障模拟信号的影响,给出了电路仿真和实验结果。针对ABS存在增压、减压、保压3种控制模式,以及不同控制模式下其发生故障会对制动性能产生不同影响的问题,本文给出了一种基于模型的控制模式预估方法,使得在ABS极限控制工况下产生设定的故障成为可能,为故障处理方法的评价提供了有效的检验环境。本文对ABS中传感器可以描述为加性故障的一类故障,采用基于滑模观测器进行故障重构方法研究。通过建立轮缸非线性数学模型,针对轮缸压力传感器的断路故障进行了方法的应用。仿真结果表明,所研究方法能够实现轮缸压力传感器断路故障的故障重构。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究目的和意义
• 1.4 本文研究内容与组织结构
• 第2章 ABS故障模拟系统功能分析与结构设计
• 2.1 引言
• 2.2 ABS系统结构及工作原理
• 2.2.1 ABS系统结构概述
• 2.2.2 ABS工作原理
• 2.3 ABS故障模拟系统功能需求
• 2.3.1 故障设置功能
• 2.3.2 在线模拟故障功能
• 2.4 ABS故障模拟系统结构设计
• 2.4.1 故障事件控制模块
• 2.4.2 故障指令生成模块
• 2.4.3 故障生成模块
• 2.4.4 液压系统
• 2.5 本章小结
• 第3章 ABS故障模拟系统的实现技术
• 3.1 引言
• 3.2 ABS传感器故障模拟设计与实现
• 3.2.1 传感器故障信号特征提取与分析
• 3.2.2 传感器故障模拟硬件设计与实现
• 3.2.3 传感器故障模拟软件设计与实现
• 3.3 ABS执行器故障模拟设计与实现
• 3.4 故障事件控制及故障指令生成方法研究
• 3.5 本章小结
• 第4章 ABS故障诊断方法研究
• 4.1 引言
• 4.2 传感器的故障诊断方法简介与分析
• 4.3 ABS液压制动系统轮缸模型建立
• 4.3.1 ABS液压制动系统基本结构及工作原理
• 4.3.2 ABS液压制动系统轮缸模型
• 4.4 基于滑模观测器的轮缸压力传感器故障重构
• 4.4.1 滑模观测器设计
• 4.4.2 滑模观测器求解
• 4.5 仿真结果及分析
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢