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基于 DSP56F805 的汽车防抱死制动(ABS)测试系统
钟汉如 毕盛 赵克刚 王创生 朱金辉 叶国华 梁俊彬 华南理工大学 工业装备与控制工程学院 广州 510640 摘要:本文论述 DSP56F805ABS 信号处理器在汽车防抱死制动 ABS(Anti-Braking System)测试装置应用, 测试系统采用 DSP56F805 处理器为主要芯片.采用窄带数字滤波方法实现对汽车四个轮子速度脉冲输入数 据处理.测量刹车压力对车速的滑移率影响,根据道路附着系数与制动时车轮滑移率关系曲线计算出车身 速度和轮子速度从而得到汽车刹车时的滑移率. 把安装在汽车的测试装置 DSP56F805ABS 通过无线发射接收 装置,再通过串口传到电脑进行分析处理得到滑移率等数据. 关键词: 汽车防抱死制动 ABS(Anti-Braking System) 信号处理器 DSP56F805ABS
(Ⅰ)理论依据:
防抱死制动系统 ABS(Anti-Braking System)是提高汽车制动效能并使汽车紧急制动时 的方向稳定性和一定操纵性,以保证汽车制动过程的安全性.ABS 主要从制动效能评价汽 车的制动系统的性能,制动效能的稳定性和制动时的汽车方向稳定性三个方面进行评价. 汽车紧急制动,前后车轮抱死时,汽车易发生侧滑现象.前轴产生侧滑,由于离心力与 侧滑方向相反能减小侧滑量;后轴一旦侧滑,离心力与侧滑方向相同,导致侧滑程度不断加 剧,以至可能翻车,这是十分危险的运动状态.此外制动时转向车轮抱死拖滑,无法承受转 向力矩的作用,汽车失去转向操纵能力,也易导致失控事故.从上述分析知,要提高制动时 的方向稳定性可控,应防止制动时车轮抱死. 实际上制动时道路作用于车轮上的纵向附着力就等于汽车制动力. 道路给予汽车转向轮 的横向附着力就是使汽车转向的侧向力.定义纵向附着力为 Fφx,横向附着力 Fφy,垂直载 荷 N,则纵向附着系数Φx 和横向附着系数Φy 可以用下式表示 实验证明,道路的附着系数受车轮结构,材料,道路表面形状,材料有关,不同性质道
φ φ
x
= =
Fx N Fy N
⑴ ⑵
y
路其附着系数变化甚大.一般干燥洁净的平整水泥,沥青路面(称为良好道路)纵向峰值附 着系数高达 0.8～0.9,而冰雪路面的纵向峰值附着系数低至 0.1～0.2.
车轮滑移程度用滑移率 S 表示:
S =
V Vω Rω =1 ⑶ V V
式中 R 为车轮半径,ω为车轮制动时转速,Vω=R·ω,V 为车速. 道路附着系数与制动时车轮滑移率关系曲线如图 1 所示.
1
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图1
附着系数-滑移率曲线
由图 1 可知,汽车制动时的附着系数与制动时滑移率有很大关系.不论良好道路还是不 ,随滑移率增加而增加;中 好路(也称差路或低附着道路) 纵向附着系数Φx 的前部(Ⅰ) , 间部分(Ⅱ)到达峰值随滑移率增加Φx 先增后减,但总是处于较大值,在大滑移率区(Ⅲ) 以至完全抱死拖滑,附着系数下降渐趋稳定,通常滑动附着系数比峰值附着系数少 15%～ 20%.侧向附着系数基本随滑移率增加而单调下降,当 s=100%即车轮完全抱死拖滑时, 侧向滑移系数为零.表示此时车轮完全失去抵抗侧向力的能力.若有侧向力作用于车轮上, 只能造成侧滑,无法转向,此时汽车失去转向操纵能力. 制动车轮轴荷与支承力 N 平衡,该轮转动惯量 J,半径 r,轴心平移速度 V,转动角 速度ω,制动器制动力矩 Mμ,通常与车轮制动压力成正比,系数 K,地面制动力 Fb,紧急 制动不计滑动阻力.则有
dω = M Fb r = Kp Fb r ⑷ M r = J dt Fb = F (s ) ⑸
制动时制动力远大于空气阻力和滚动阻力, Fb1l,Fb2l 分别为左侧前后轮制动力,Fb1r,Fb2r 分别为右侧前后轮制动力,汽车初速为 ,质心 c 到前后轴距离 l1,l2,轴距 L,轮距 B,质心高 hg, V0,质量为 m(重力 G)
汽车制动减速度为 m
前轴载荷
dv = Fb1l + Fb1r + Fb2l + Fb2r ⑹ dt dV h l2 dt g N1=G( + ) ⑺ L Lg
2
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后轴载荷
dV h l1 dt g N2=G( - ) ⑻ Lg L

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