刹车控制

2024-09-20

刹车控制（精选9篇）

刹车控制篇1

摘要：随着石油钻井企业的发展, 钻井设备在不断的更新、改进, 钻机从原来的大庆JC15到40L, 一致发展到今天的70DB、70D、120D等, 从单纯的链条传动, 到今天的交流变频钻机。但是, 对于钻机工作及安全生产有重要作用的钻机刹车系统技术却始终没有得到改进, 严重的制约了钻机的工作效率, 对于安全生产构成潜在的危险。因此, 有必要对钻机的刹车控制系统进行改进。

关键词：钻井,刹车控制,安全

1 引言

液压盘式刹车是钻机的重要组成部分, 为电、气、液一体化设计, 保证其灵敏可靠的使用性, 直接影响着钻井生产的安全运行。液压盘式刹车由三部分组成:刹车执行单元、液压动力源及控制系统。控制系统是该装置的控制环节, 通过电信号控制液压动力源中的操纵阀组, 实现刹车执行单元的动作控制。钻井队在使用钻机进行工作时, 要求设备做到运转平稳, 刹车平稳、准确、零误差。操控系统操作简便、安全可靠, 特殊情况下, 做到紧急刹车, 同时能够及时准确的切断动力系统, 使钻机平稳停止, 确保万无一失。

2 现有钻机刹车系统现状分析

现在胜利高原在胜利油田配置的钻机中主要有40LDB、50LDB、70D等型号的钻机, 盘式刹车控制是独立工作。这种盘式刹车控制系统在钻井系统运用多年, 其刹车原理非常简单, 操作易于控制, 因此在钻机的刹车控制系统中得到了普遍的应用。虽然盘式刹车使用简单, 操作灵便, 但是在实际的使用过程中也暴露出了很多问题。

2.1 盘刹无工作压力时, 钻机继续工作

盘刹动力源不启动或者无工作压力 (8Mpa) 时, 电动钻机电机能够运转, 机械钻机高低速离合器有气, 造成钻机电机超负荷工作, 有时, 能够把安全钳拉坏, 刹车失灵。

2.2 紧急制动时, 钻机继续工作

使用紧急制动时, 只能够起到刹车作用, 而不能够切断机械钻机高低速气路, 电动钻机不能够关闭钻机电机电源。钻机还在动力的驱动下, 继续旋转。达不到紧急制动的要求。

综合以上两点可见, 原始的钻机盘刹控制系统只适应于正常的刹车操作, 但是当遇到紧急情况需要紧急刹车时原始的盘刹控制系统起不到安全控制连锁和防护作用。容易造成大的安全事故和财产损失。

3 改进刹车控制系统要达到的要求

通过对钻机刹车控制系统进行连锁改进, 使钻机刹车、控制及驱动系统进行动作互锁, 当特殊作业出现:司钻离开操作台、检修绞车驱动电机、钻具下方、上提过程中失去控制等情况, 需要使用紧急制动时, 刹车控制系统能够迅速把滚筒刹死, 同时切断高低速气路, 关闭钻机动力, 实现及时、快速刹车的目的, 使控制系统更加灵敏、有效, 提高了盘式刹车的使用可靠性, 彻底消除事故隐患, 保证钻井生产的安全进行。

4 改进刹车控制系统

4.1 70D钻机刹车连锁控制

70D钻机使用的紧急制动阀是电感应信号, 应从紧急制动开关后面的线路取一个24v电信号, 给放碰天车控制电磁阀, 并联输入, 各负其责。做到, 放碰天车或者过卷阀起作用刹车、切断钻机高低速气路。另一路紧急制动起作用时同样刹车, 切断高低速气路。

4.2 盘刹钻机的刹车连锁控制

40LDB、50LDB、50L、40L等使用盘刹的钻机, 紧急制动使用的是液压控制, 因此, 应在紧急制动阀的后面加一个液控气开关 (常闭) , 当关闭紧急制动时, 通过液控气开关打开控制气, 通过气路把控制气输送到防碰天车后面的控制气路并联使用, 做到有气就可以切断高低速、总离合器。确保防碰、紧急制动后, 实现刹车、断气。

4.3 盘刹动力源与钻机动力互锁

盘刹动力源不启动或者盘刹动力源无正常工作压力时, 钻机电机不启动, 钻机高低速无控制气。实现这种控制, 可大大降低事故率, 能够做到在使用中, 动力源突然断电或者达不到控制压力时, 钻机动力停止、刹车, 防止无控制压力或者刹车时, 钻机还继续工作, 需要刹车时, 刹车无力, 甚至无效, 造成大的事故。

5 改进刹车控制系统控制原理

5.1 电动钻机刹车连锁控制原理

电动钻机在动力源的压力系统中加装压电开关, 系统无压力时, 一路输送24v电源送给电器控制, 使绞车驱动电机断电而停止工作, 另一路加装液控气开关, 切断高低速离合器气源, 实现钻机动力不能启动, 高低速离合器无控制气, 实现紧急制动。

5.2 机械钻机刹车连锁控制原理

机械钻机在液压动力源的压力系统中加装液控气开关, 系统无压力时, 输送气源送给放碰天车控制气路, 继气器动作, 切断高低速离合器气源, 同时盘刹装置工作钳、安全钳同时动作, 完成紧急制动过程, 实现安全控制。

6 该项改进技术的有益效果

通过改进, 提高了盘式刹车的使用可靠性, 提高了操作人员的安全意识, 杜绝了因需要刹车时, 盘刹刹车, 而钻机在动力的驱动下, 继续工作, 造成设备超负荷运转, 损坏设备部件, 造成维修费用的增加, 延误工期, 大大增加了施工费用。紧急情况下, 紧急刹车达不到急刹的要求, 钻机继续运转, 严重的造成设备损坏, 人员伤亡, 给井下事故造成复杂, 增加了复杂性, 造成不可估量的损失。通过实施对盘式刹车连锁的改进, 杜绝了因刹车不灵造成的损害, 降低了事故率, 提高了施工速度, 降低维修时间及维修强度, 彻底消除事故隐患, 保证钻井生产的安全进行。该项改进技术在使用中, 得到现场操作人员的一致欢迎, 目前已在钻井行业得到推广, 为石油工业的发展和实现安全生产作出大的贡献。

参考文献

[1]70D钻机使用手册:胜利高原出版[1]70D钻机使用手册:胜利高原出版

[2]40L钻机使用手册:胜利高原出版[2]40L钻机使用手册:胜利高原出版

刹车控制篇2

为了保证行车安全，我们必须养护刹车系统，而刹车系统的养护说到底就是刹车片和刹车油两个方面，因为汽车的制动大权为它们占了大半。那么，我们该怎样对待决定着刹车效果的两大关键——刹车片和刹车油呢?

1、刹车片检查

无论任何刹车系统最终都是由刹车片(盘式)或刹车蹄片(鼓式)完成制动作用，因此要定期检查刹车片或刹车蹄片的厚度。当发现其厚度接近或小于制造商规定的最小厚度时，应立即更换。检查刹车片的同时，还要检查刹车盘或刹车鼓的磨损，如接触表面出现凹痕，要及时光盘或光鼓，以保证与刹车片的接触面积，提高制动力。

2、刹车油检查

(1)检查刹车之前，小心地擦净主油缸上的泥垢，以免任何脏东西掉入储油罐。摘掉紧固件(一般是销子)和盖子。对于没有刻度的油缸，应保持液面距油缸顶6毫米，如果有刻度，只要保持液面比刻度高就可以了。

(2)如发现油面下降，要立即检查刹车油路是否有泄漏的地方。

(3)如果制动液脏了，放掉并且冲净整个系统，然后用新液灌满主油缸。

(4)刹车油不要重复使用，所有从系统中被放掉的制动液都应该被丢弃掉。

(5)如果主缸需要加油，请加入符合DOT3或DOT4规范的重载刹车油。千万小心别把刹车液贱在油漆上，因为它有很强的腐蚀性，会毁坏面漆。

(6)在很长一段时期内如果总缺刹车油，而你总在添加，那很显然你的刹车系统有毛病了，你应该检查一下了。

(7)刹车油由于吸收空气中的水分，时间长了就会失效，要根据厂商的规定，定期更换刹车油，最好每年更换一次。

(8)清洁的、高质量的制动液是安全和刹车系统功况良好的基本，你应该购买市面上质量最好的制动液。

(9)在保养刹车系统的项目中，定期检查刹车液面是最重要的，起码一个月检查一次，次数多就更好了。

(10)刹车油的颜色也能看出问题，刹车油不应该颜色过深，也不应该像烧过的样子。如果真是如此，那就有问题了，不过这种情况不会经常发生。

刹车控制篇3

1 系统设计与原理

1. 1 系统设计

典型的飞机刹车系统大多是飞机的电传防滑刹车,飞机防滑刹车系统一般主要由刹车指令传感器、电磁开关阀、电液压力伺服阀、防滑刹车控制盒、机轮速度传感器和定量器等部件构成。电传防滑刹车的基本原理为: 驾驶员刹车时蹬下脚蹬,刹车指令传感器搜集到该位移信息,然后输出该位移的电信号到防滑刹车控制盒,防滑刹车控制盒根据输入的电信号自动计算出需要给出的刹车电流。同时,机轮速度传感器输出机轮速度信号到刹车控制盒,并根据机轮滑动的状态和深浅计算出所对应的防滑电流。防滑刹车控制盒对比刹车电流和防滑电流,综合两者的情况输出控制信号到电磁开关阀使电磁开关阀开启,电磁开关阀会输出信号到电液压力伺服阀进行接通进油通路的操作。防滑刹车控制盒在此基础上还会将对比综合后的电流信号输入电液压力伺服阀,产生适当的制动力矩,调整输出到刹车机轮的刹车压力,从而实现飞机的刹车。

在典型手动飞机刹车的基础上增加自动刹车选择开关,相应的在自动刹车控制盒内增加自动刹车控制模块,即可组成飞机的自动刹车控制系统,为实现对自动刹车控制模块的前端人为控制,引入飞机的减速板位置、惯导飞机速度、飞机纵向加速度以及飞机油门杆等信号。图1 是飞机自动刹车控制系统框图[5]。

1. 2 自动刹车工作基本原理

自动刹车系统的工作基本原理是: 驾驶员在起飞或着陆操作前,打开自动刹车选择开关,选择合适的减速档位,防滑刹车控制盒中的自动刹车控制模块会根据采集到得惯导飞机速度、油门杆信号等,计算出刹车所需达到的电流,并结合自动刹车的控制逻辑,在到达该电流时立即进行刹车操作,并将电流输出到防滑控制模块,此后进行的刹车操作与电传式刹车基本相同。不同之处在于,电传式刹车只能在单一的刹车压力下进行,而自动刹车系统可随时调整刹车机轮的刹车压力,从而实现飞机均匀减速刹车。

2 控制律和控制逻辑

2. 1 自动刹车控制逻辑的设计

自动刹车控制逻辑的设计主要体现在自动刹车的操作开关上,自动刹车的开关档位通常包括5 个不同的减速控制档位、一个关闭档位和一个中止起飞档位。当驾驶员在不同减速档位内选择时,自动刹车控制系统均进入着陆模式; 当驾驶员选择中止起飞档位,自动刹车控制系统进入中止起飞模式; 当驾驶员选择关闭档时,自动刹车控制系统不进行自动刹车的操作[6]。

着陆模式下,自动刹车控制模块会接收到纵向加速度、减速板位置、飞机油门杆等一系列信号,然后进行逻辑判断。若飞机处于地面模式、刹车系统未出现故障、飞机速度正常有效全部扰流板打开等4 个条件全部满足,则自动刹车功能会自动激活。自动刹车控制模块会比较飞机和驾驶员选择减速率的不同,采用恒减速率控制率计算和处理两者的信息,然后将恒减速的制动过程输出到防滑刹车控制模块,防滑刹车控制模块产生相应的刹车电流,送给电磁开关阀,最终实现飞机的恒定减速。在起飞模式下自动刹车控制模块进行的操作与在着陆模式下相同,不同之处则在于进行的逻辑判断。在起飞模式下,只进行油门杆是否到慢车位和飞机速度是否> 200 km/h这两项判断。

2. 2 复合刹车控制律设计

实际应用中,飞机在实现自动刹车功能的同时还需保留原有的防滑控制功能,因此应采用复合刹车控制律。在系统中,一般将自动刹车控制系统作为前级、防滑控制作为后级设计。在满足复合控制律的条件下,自动刹车系统使飞机均匀减速,而防滑刹车则防止飞机轮胎爆破、机轮抱死。图2 为自动刹车控制系统复合控制律耦合框图。

复合刹车控制律的具体做法是,采集飞机的真实速度信号去计算得到的自动刹车控制信号IS2,然后与脚蹬采集的刹车控制信号IS1按比列进行计算,可得出综合控制信号IS。而综合控制信号减去防滑控制信号If,可得到伺服阀控制信号Ic。由Ic改变输出到刹车装置的刹车压力Ps,进而调整刹车时的力矩M,实现飞机在复合刹车控制下的均匀减速刹车。

3 Stateflow建模与仿真

3. 1 Stateflow的原理

具有有限组模式或状态的系统称为有限状态机( Finite State Machine,FSM) ,有限状态机系统采用事件动的机制,即当特定的事件发生时,系统会将当前的状态切换到另一个状态。Stateflow用可视的状态或转移描述FSM系统,是有限状态机的图形实现。在Stateflow中,用事件组合转移条件控制整个流程,Stateflow中的图形界面允许有限状态机的设计方法,即用户建立起有限个状态,并用图形的形式表现出状态迁移的条件,从而反映出有限状态机系统。在系统中,每个Stateflow模块均是完全子封装的Simulink模块,因此Stateflow模型与Simulink模型是无缝连接的,仿真时可直接进行切换[7]。

3. 2 全数字仿真

在全数字仿真前,用Matlab中的Simulink工具箱建立大型民用飞机自动刹车控制系统半物理仿真平台的软件系统,然后建立半物理仿真的验证平台,图3 是自动刹车系统半物理仿真验证平台。

该仿真平台能完成自动刹车系统的全数字和半物理仿真,也可通过系统的全数字仿真和半物理仿真对自动刹车系统进行验证与优化[8]。在全数字仿真下,给定系统3 m/s2的恒定减速率,对自动刹车系统进行仿真,图4 是在全数字仿真下飞机速度和机轮速度。

从图4 中可看出,机轮速度曲线和飞机速度曲线基本一致,表明机轮速度可一致地跟踪飞机速度的变化。图5 是全数字仿真下滑跑距离的曲线图。

从图5 中可看出,飞机滑跑距离不到700 m,满足系统设计中滑跑距离不到1 200 m的要求。可看出在全数字仿真下自动刹车控制系统能较好地满足设计要求。

3. 3 半物理仿真

半物理仿真下仍用在全数字仿真下搭建的平台,图6 为半物理仿真验证模型。

为便于在仿真现场调取参数,在Labwindows环境下设计上位机软件,软件主界面上可进行参数的设置,点击控制盒模式,并将半物理仿真的模型下载到DSP中,进行半物理仿真实验。为了同全数字仿真进行比较,将减速率设定为恒定的3 m/s2,图7 为在此条件下计算机给出的仿真结果。

仿真结果表明,飞机在自动刹车控制下,减速率为2. 88 ~ 3. 07 m / s2,系统设计要求为2. 7 ~ 3. 3 m/s2; 滑跑距离为1 016 m,系统要求为1 200 m,均满足系统的设计要求。

4 结束语

由于大型民用飞机对乘客舒适程度和安全性的要求日益增高,自动刹车系统相比于传统的刹车系统能较好的满足要求,因此在大型民用客机上采用自动刹车是必需的。本文对自动刹车控制系统进行了研究,分析了自动刹车的优点,介绍了自动刹车的原理和系统设计,分析了自动刹车的控制逻辑以及采用复合刹车方式下的控制率。并最终在Stateflow下对自动刹车进行了全数字仿真和半物理仿真,仿真结果满足系统设计要求。综上所述,自动刹车具有广阔的应用前景,研究自动刹车控制系统有利于提高我国飞机刹车技术水平。

摘要：为了满足大型民用飞机对乘客舒适度和安全性日益增涨的需求,介绍了一种适用于大型民用飞机的自动刹车控制系统。文中分析了系统的工作原理以及系统架构和方案。同时研究了基于恒减速率的控制律,提出了系统的控制逻辑,并对控制逻辑进行设计,通过利用Stateflow工具建立控制逻辑模型,并进行了仿真。全数字和半物理仿真结果均满足系统设计要求,达到了预期的研究目标。

关键词：自动刹车控制系统,恒减速率,Stateflow,半物理仿真

参考文献

[1]Xiu Donglian,Li Yuye,Xie Lili.Research on modeling and simulation of aircraft anti-skid braking system[J].Measurement&Control Technology,2004,23(11):66-68.

[2]Tseng H C,Chi C W.Aircraft antilock brake system with neural networks and fuzzy logic[J].Journal of Guidance,Control and Dynamics,1995,18(5):1113-1118.

[3]王纪森,汤传业,邓英华,等.飞机防滑刹车系统动力学建模及仿真研究[J].计算机仿真,2007,24(10):70-73.

[4]田广来,谢利理.机轮刹车系统的仿真和控制技术[J].测控技术,2006,25(2):1-5,15.

[5]范辉,张宇文,李文哲.基于状态流的一类混杂动态系统仿真方法[J].系统仿真学报,2009,21(22):7014-7018.

[6]闫晓东,韩冰.试验设计方法在飞行器性能仿真验证中的应用[J].飞行力学,2012,30(1):79-82.

[7]王宏军,王航宇.Stateflow在飞行器建模仿真中的应用研究[J].西安工业大学学报,2009,29(5):479-482.

时刻记住踩刹车美文篇4

昨天看了一部叫《奋斗》的电视剧，也不记得是在第五集还是第六集，但是我却清晰的记得老板教导主人公陆涛说的一段话。对于我，他们当时的场景，历历在目；老板当时的教导，声声入耳；我对自己当时的感悟，永远铭记。历历在目的场景是老板教陆涛开车，而陆涛却总是不记得及时踩刹车，导致最后撞到路边的限速牌上；声声入耳的教导是开车要做的第一点就是要时刻准备刹车，不仅开车是这样，事业上、爱情上也一样如此，事业上如果不建立自己合理的风险防范系统，做任何事都没有风险意识，刹不住车，你的亏损将不仅仅只是你一个小小的企业，爱情上如果不给自己的另一自己半做出合理的让步，争吵时刹不住车，你失去的可能是另一半，更可能是你以后所有的爱情；永远铭记的感悟是踩刹车不仅是要在开车上、事业上、爱情上，更要用在生活中的每一件小事上，一屋不扫，何以扫天下，小事倘若不刹车，人生又怎能及时刹住车。

广大读者朋友们，你们是否有过一种感受，就是在自己每做一件事都很顺利的时候，你就会越起劲，做事越有动力；如果在这种情况下突然做了一件失败的事，那你的.信心将有所挫伤，干事的激情将会顿挫；倘若一连串的失败接踵而至呢，我相信，你会什么都不做，只想找个地方好好发泄一下自己不满的情绪和弥补一下自己脆弱的心灵。也不知道你们是否有这种感受，反正我是有的，前段时间自己定了一个目标，快到期限了，却一个任务也没完成，有的任务是乎是朝着相反的方向运动，这里的运动是倒退而不是发展；基于这一切的不如意，这一切的失败，使我再没有了什么干劲，迷惘的玩起了英雄联盟，而且还是接连几天没日没夜的玩，国庆这几天回家前几天依旧沉寂于英雄联盟的刀光剑影，而父母却在楼下拼命的干着活，干着养我的活，我开始内疚，我对不起父母，我不配成为社会中的一份子，因为我是这么容易被困难打倒，打倒都不可怕，更可怕的是自己缺少自制力，管不住丑陋的自己，任凭丑陋的自己占据意气分发的自己，我想或许更多的还是因为自己刹不住车吧。

心理学里有一种情绪宣泄法的说法，倘若有什么烦心事，可以发泄一下让自己的情绪稳定下来，所以有人把“一下”两个字曲解为发泄得让自己满意为止；于是就有了因为发泄情绪去飙车结果撞飞致死了别人；于是就有了因为发泄情绪去吸毒结果毁了自己的一生，甚至还伤及家人；于是就有了因发泄情绪去网吧玩英雄联盟结果整天沉寂于各英雄的刀光剑影一蹶不振。如今我只想对大家说：发泄可以，但必须刹得住车，不仅是对发泄而言，而且生活中许多的小事还必须要自己能够控制自己，刹得住车。

开车时如果刹不住车，可能就会车破人亡；爱情上如果刹不住车，可能失去你的爱人，甚至是宝贵的爱情；事业上如果刹不住车，可能失去自己的公司，甚至是所有家财；生活中如果刹不住车，就等于慢性自杀，这样比车破人亡死得更惨。

刹车控制篇5

1 模糊推理系统的设计

该控制器的输入论域为[-0.8,0.2],输出范围为[-1.5,1.5]。

MATLAB软件中的模糊逻辑工具箱拥有一个图形化的用户界面,通过该界面可以方便直接地修改和管理模糊推理系统。在MATLAB工作环境中执行命令“fuzzy”,即可打开模糊推理系统编辑器[1]。

1.1 隶属度输入函数

隶属度函数的输入部分用模糊集合表示。隶属度输入函数最终曲线如图1所示。

由图1可看出,在-0.8附近时为负大(mf1);-0.4附近为负中(mf2);0附近时为中(mf3);0.1附近为正中(mf4);0.2附近为正大(mf5)。

1.2 隶属度输出函数

隶属度函数的输出部分用模糊集合表示。同理,隶属度函数最终输出曲线如图2所示。

由图2可以看出,在-1.4附近为负大(mf1);-0.7附近为负中(mf2);0附近为中(mf3);0.7附近为正中(mf4);1.4附近为正大(mf5)。

1.3 模糊规则的设定

在模糊规则编辑器中进行规则设定,这样输入输出就可以形成对应关系,便于进行模糊推理和判断。本设计采用的控制规则见表1。

2 模糊逻辑控制器在ABS系统中的应用

本设计描述了一个防抱死刹车系统(ABS)的简单模型。模型“absbrake.mdl”仿真了一辆汽车在急刹车情况下的动力学特性。

在MATLAB软件工作环境中,通过执行命令“simulink”,即可进入simulink库里面,选择“Fuzzy Logic Toolbox”里面的“Fuzzy Logic Controller”,即模糊逻辑控制器[2]。把模糊逻辑控制器拖入absbrake.mdl控制系统模型的设计界面中,代替其中原来的bang—bang控制器(图3中的方形标注位置)。

双击控制器(图3中的圆形标注位置),在弹出的属性设置对话框中填入此控制器在Workspace中所需对应的目的模糊推理系统,即填入保存的文件即可。这样就导入了上面讲述的模糊规则,在进行模糊推理时作为判别的依据。

3 仿真结果

在MATLAB软件工作环境中,依次点击:File→Export→To Workspace,可以把此模糊推理系统(***.fis)送入工作区,以便设计中的模糊逻辑控制器调用。

双击图3中的圆形标注处即可运行仿真,得到如图4、图5所示的仿真图形。

由仿真结果可以看出,运用模糊推理系统设计的模糊逻辑控制器得到了较好的控制效果,能够很好地完成所要求的任务。

4 结语

ABS是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。它既有普通制动系统的制动功能,又能防止车轮锁死,使汽车在制动状态下仍能转向,保证汽车制动方向的稳定性,防止产生侧滑和跑偏,是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。

摘要：设计了一个模糊逻辑控制器,应用于防抱死刹车系统(ABS)的模型中。根据模糊控制中的方法与策略,利用MATLAB软件中模糊逻辑工具箱进行模型设计。仿真了一辆汽车在急刹车情况下的动力学特性,结果表明,运用模糊推理系统设计的模糊逻辑控制器得到了较好的控制效果,能够很好地完成所要求的任务。

关键词：模糊控制,MATLAB软件,防抱死刹车系统,仿真

参考文献

[1]魏巍.MATLAB控制工程工具箱技术手册[G].北京:国防工业出版社,2004.

刹车控制篇6

自主紧急刹车系统可以预知潜在的碰撞事故, 并及时通知驾驶员, 而且在必要的情况下可自动控制制动踏板完成刹车的操作, 以避免或减轻碰撞伤害。德国、日本、美国等先进的汽车生产国在10年前已经开始了主动防撞安全装置的研究与开发。本文介绍一个基于单片机的智能刹车控制系统。

1 系统组成

基于单片机的汽车智能刹车系统主要包括3个部分:①信号采集系统;②数据处理系统;③执行机构。该刹车系统总体结构框图如图1所示, 它以单片机为控制器, 通过传感器检测车前障碍物信号, 在危险情况下, 达到自动报警、强制停车的目的。

系统采用89C51单片机作为控制器, 采用单片机最小系统电路设计, 时钟信号采用12MHz, 同时采用上电自动复位与手动复位两种复位方式, 通过固定式三端稳压器W7805得到+5V电压作为系统电源, 为单片机供电。激光位移传感器对障碍物进行信号采集, 系统所使用的传感器输出频率为1Hz, A/D转换器0809每隔1s收集一次传感器发出信号并进行转换。单片机对转换后的数据进行处理、分析, 经过判断之后, 发出控制信号, 经过光电隔离之后驱动蜂鸣器报警, 或者驱动电磁继电器控制电磁铁输出小位移, 使汽车踏板踩下。

2 单片机系统设计

2.1 时钟电路

本系统采用内部时钟方式, 如图2所示, 利用芯片内部反相器和电阻组成的振荡电路, 在XTAL1和XTAL2引脚上跨接晶体振荡器和微调电容, 从而构成一个稳定的自激振荡器, 其值的大小对振荡器频率有微调作用。

2.2 复位电路

本设计采用按键自动/手动复位方式, 其电路图如图3所示。该电路除了具有上电复位功能外, 若要手动复位只需按下按钮S即可。当晶体振荡频率fosc=12MHz时, 图3中取C=10μF, R2=8kΩ即可复位, 取R1=300Ω。

2.3 系统电源电路设计

本设计采用固定式三端稳压器W7805通过外接汽车24V电源为单片机供电。固定式三端稳压器构成的电源电路如图4所示。

2.4 模数转换电路设计

ADC0809是CMOS工艺的8位逐次逼近型A/D转换器, 它由8路模拟开关、地址锁存译码器、8位A/D转换器及三态输出锁存器构成。系统所设计的数模转换电路如图5所示。

3 执行器选择

3.1 报警器选择与系统连接

本设计系统拟采用蜂鸣器作为报警器件。通过蜂鸣器发出报警声达到警告、提示的作用。报警电路接到单片机P1.6口, 单片机经过数据处理后输出控制信号, 执行语句SETB P1.6。通过光电隔离控制电磁继电器接通或关断蜂鸣器电源, 三极管基极通过电阻接1 000Hz的方波信号。当电磁铁得电, 三极管导通, 使得蜂鸣器发出报警声。平时, P1.6口为低电平, 蜂鸣器不会发出报警声。

3.2 驱动电路设计与系统连接

电磁继电器方式输出开关量, 是较为常用的输出方式。用红色LED灯来模拟电磁铁工作, 蓝灯模拟电磁铁不工作。89C51单片机发出控制信号, 当单片机从P1.7端口输出高电平时, 系统不工作, 仿真时蓝色LED灯亮;当单片机输出低电平时, 光电耦合器工作控制电磁继电器动作, 从而控制推拉式电磁铁得电动作, 电磁铁通过动作部件实现短位移行程, 推下汽车踏板, 仿真时红色LED灯亮, 达到强制刹车的目的。

4 系统仿真及结果

本文应用Proteus软件进行系统仿真分析。Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件, 该系统能够使从事电路系统开发的专业技术人员加快电路系统的开发速度, 缩短开发周期, 节约开发成本, 提高电子产品开发的效率。

仿真中, 使用分段线性脉冲激励源模拟产生传感器信号, 用蜂鸣器作为报警器件, 软件控制其发出报警声。执行器即电磁铁的动作是用两只不同颜色的LED灯来显示的, 蓝灯亮代表电磁铁不动作, 车辆正常行驶;红灯亮代表电磁铁动作, 踏板被强制推下, 强制控制车辆刹车。系统仿真电路如图6所示。

摘要：主动避撞技术已经成为国内外研究的热点, 它已经被越来越多的应用到汽车安全领域。某车辆智能刹车系统应用89C51单片机控制, 能够通过激光位移传感器探测障碍物信息。通过分析判断, 控制蜂鸣器报警或者通过电磁铁控制汽车踏板, 达到强制停车的目的。应用Proteus软件进行仿真, 结果表明系统达到了良好的效果。

关键词：主动避撞,89C51单片机,刹车控制系统

参考文献

[1]林立.单片机原理及应用:基于Proteus和Keilc[M].北京:电子工业出版社, 2009.

刹车控制篇7

1 内容与方法

1.1 评价内容

主要包括总体布局及设备布局、建筑卫生学、职业病危害因素分布及对劳动者健康的影响程度、职业病危害防护用品、职业健康监护、职业卫生管理措施及落实情况等内容。

1.2 评价依据

《中华人民共和国职业病防治法》《使用有毒物品作业场所劳动保护条例》《工业企业设计卫生标准》 (GBZ 1-2010) [1]、《工作场所有害因素职业接触限值》 (GBZ 2-2007) [2]、《工作场所空气中有害物质监测的采样规范》 (GBZ 159-2004) [3]、《工业企业噪声控制设计规范》 (GB/T50087-2013) [4]、《工作场所有毒物质测定》 (GBZ/T 160-2013) [5]、《工作场所物理因素测量第8部分:噪声》 (GBZ/T 189.8-2007) [6]、《工作场所空气中粉尘测定第1部分:总粉尘浓度》 (GBZ/T192.1-2007) 等职业卫生法律、法规、标准和规范[7]。

1.3 评价方法

根据建设项目的具体情况, 一般采用现场调查、职业卫生检测、检查表分析法、职业病危害作业分级等方法进行综合分析以及定性和定量评价, 必要时可采用其他评价方法。

2 结果

2.1 工艺流程

汽车刹车片一般由钢板、粘接隔热层和摩擦块构成, 其中隔热层是由不传热的材料组成, 摩擦块由摩擦材料、粘合剂组成。本项目底板为外购, 引进机械手操作, 设备自动化程度高, 主要生产工艺流程见图1。

2.2 职业危害因素识别

通过对生产工艺过程分析和现场调查, 本项目各工序可能存在的职业病危害因素主要有甲苯、甲醇、氢氧化钾、噪声、粉尘 (含其他粉尘、氧化铝、石墨、重晶石、蛭石、滑石粉等) 、高温、工频电场等。见表1。

2.3 主要职业病危害因素检测结果

本项目在满负荷正常生产情况下连续检测3 d, 按照国家有关标准和规范, 对各操作岗位接触的职业病危害因素进行采样检测。

2.3.1 粉尘检测结果

混料岗位使用的重晶石、蛭石、滑石粉均经现场检测二氧化硅含量为8.76%。经检测, 各粉尘作业岗位均符合国家职业卫生接触限值。见表2。

2.3.2 化学因素检测结果

经检测和计算, 氢氧化钾、甲醇、甲苯结果均未超过工作场所有害因素接触限值, 见表3。

2.3.3 噪声检测结果

经检测, 各噪声作业岗位均符合国家职业卫生接触限值。见表4。

2.3.4 其他

经检测, 本项目各高温岗位WBGT指数范围为26.7~27.0℃。工频电场检测结果范围为0.102~0.108 kv/m, 检测结果合格。

2.4 健康监护结果

在建设项目试生产前组织了新上岗员工针对接触的职业病危害因素 (噪声、粉尘、甲苯、甲醇) 规范开展了上岗前职业健康检查, 体检项目包括一般情况、内科、外科、耳鼻喉科、血尿常规、问诊、心电图、肝功能、肺功能、生化检验、B超、电测听、X光射片等。企业该项目上岗体检率为100%, 体检结果未发现职业禁忌证, 见表5。

2.5 职业病危害控制

2.5.1 防尘设施

抛丸机设隔离密闭抛丸间, 同时自带单体除尘器, 风量为6 000 m3/h;混料间配料、投料均设置侧吸除尘罩, 风量为45 000 m3/h;搅拌机受料口设置除尘密闭罩, 收集机械手投料时逸散的粉尘, 风机风量为45 000 m3/h;压机粉料为输送泵压送, 为了消除压送产生的正压, 在模具上设置除尘密闭罩, 收集逸散的粉尘, 风量为45 000 m3/h;打磨间设机械手自动化运行, 整体密闭, 同时抛光轮采取局部密闭罩, 仅留出需要打磨部分, 密闭罩吸风方向沿迎着粉尘产生方向, 风量为36 000 m3/h;喷粉设密闭喷粉间, 自动化运行, 配套单体除尘器;清扫设除尘软管;对于水平布置的除尘管道, 设置清扫孔, 定期清灰。

2.5.2 防毒设施

配胶间设通风柜, 同时墙体设置轴流风机;涂胶间密闭、隔离操作, 同时涂胶处设密闭罩, 风量为5 000 m3/h;各类热处理炉、烤漆炉均设置密闭罩, 从而降低有毒气体的扩散。

2.5.3 防噪声设施

抛丸机、打磨机分别设密闭隔声间, 内部覆盖多空吸声材料;终检岗位贴膜纸吸附风机设置消声器;空压机单独布置在空压机房内, 配套隔声外壳、消声装置;办公室设置隔声玻璃, 整体密闭、无明显缝隙;使用低噪声的电动叉车代替内燃机叉车。

2.5.4 防高温设施

压机线屋顶设置通风气窗, 布置动力风机, 进行热压通风;压机、热处理均设置绝热保温设施, 减少热传递;生产车间设置空调系统, 在员工需要停留的工作点上进行岗位送风, 同时送风管道采取隔热措施;车间办公室采用单体空调进行调节。

2.5.5 防工频设施

采用金属密闭设备。

2.5.6 个人防护用品

公司在配置和使用个人防护用品方面, 遵循了国家有关法律法规的要求, 配备有防护围裙、袖套、长款丁腈手套、防护眼镜、防毒半面罩、耳塞、安全鞋等个人职业病防护用品。个人防护用品的质量、数量、配置方式、地点符合公司职业病危害特点, 符合GBZ/T 11651-2008《个体防护装备选用规范》的相关要求。

2.5.7 辅助用室调查

本项目卫生等级为3级, 公司现有厂区配置了卫生间、男、女更衣室、浴室、食堂、哺乳室等辅助用室。企业原有设置的辅助卫生用室基本能够扩建后的实际生产需要, 因此符合GBZ 1-2010《工业企业设计卫生标准》的要求。

2.5.8 职业卫生管理情况

为消除生产过程中的各类职业危害, 保护员工身体健康, 公司根据相关法律的要求, 企业设ESH为职业卫生管理机构, 并设专职的职业卫生管理人员2名。企业制定了包括:《危险因素识别》《健康监护程序》《个人防护用品程序》《承包商EHS管理》《化学品管理》《听力保护》《环境职业健康和安全管理体系不符合、纠正与预防措施管理程序》《预防性维护指导书》《职业病危害因素监测评价制度》《职业病危害告知制度》《培训计划》《职业健康检查与诊疗制度》《应急准备和响应程序》等操作规程。企业各岗位还制定了岗位安全卫生操作规程, 明确了各岗位的安全卫生操作规范。同时企业还制定有《受限空间作业操作规程》、配置了快速检测分析仪。

2.5.9 应急预案

企业制定了《事故应急救援预案》中明确可能发生的急性危害事故, 包括甲苯等有机溶剂泄漏导致的中毒以及化学性灼伤等。同时建立了应急救援组织体系, 明确了应急救援组织体系中各相关部门及人员的责任和权限, 规则规定了在发生紧急事态后, 各相关部门应采取的应急措施。制度同时规定每年至少进行一次事故应急救援演习, 以检查应急救援设施、应急救援保障是否到位。

3 讨论

3.1 评价

综合分析现场职业卫生学调查情况, 职业病危害因素检测结果及职业健康监护结果、职业病危害防护设施、个人防护用品、应急救援措施、职业卫生管理等方面基本符合要求, 各项措施可行有效。本项目的主要职业病危害因素为:甲苯、甲醇、氢氧化钾、噪声、粉尘 (含其他粉尘、氧化铝、石墨、重晶石、蛭石、滑石粉等) 、高温、工频电场。根据《建设项目职业病危害风险分类管理目录 (2012) 版》的有关规定, 本项目属于职业病危害较重的项目。本项目的关键控制点为:底板抛丸、涂胶间配胶、上胶环节;混料间的配料投料口;压制时热处理、打磨、喷粉环节;终检和维修岗位。

3.2 建议

(1) 根据规范完善职业健康监护档案, 需包括员工职业史、对应岗位危害因素检测结果、员工健康监护结果、处理情况等。对所有接触职业危害因素的岗位进行1年1次的在岗体检, 在高温季节对高温接触员工进行高温体检; (2) 通风除尘系统定期维护, 检查与检测包括以下内容:排风罩、管道及风机有无磨损、凹陷等损失及损伤程度;管道及排风机中尘埃的堆积状态;管道的连接部位有无松弛;连接电机与风机的皮带的工作状态;吸气以及排气的能力等; (3) 涂胶工配胶时可能存在偶尔的皮肤接触, 若敏感个体接触所用胶水, 可能导致接触性皮炎等, 应予关注; (4) 鉴于所测部分岗位噪声强度达到84d B (A) , 建议针对这些岗位加强员工健康教育, 增强职业防护意识。巡检岗位噪声强度超过85 d B (A) , 员工巡检时需佩戴NRR值为24的圣诞树型耳塞, 合理安排巡检时间与次数, 最大可能降低噪声接触时间。

参考文献

[1]中华人民共和国卫生部.GBZ 1-2010工业企业设计卫生标准[S].北京:人民卫生出版社, 2010.

[2]中华人民共和国卫生部.GBZ 2-2007工作场所有害因素职业接触限值[S].北京:人民卫生出版社, 2008.

[3]中华人民共和国卫生部.GBZ 159-2004工作场所空气中有害物质监测的采样规范[S].北京:人民卫生出版社, 2006.

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部, 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T 50087-2013工业企业噪声控制设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2013.

[5]中华人民共和国卫生部.GBZ/T 160-2013工作场所空气中有毒物质测定[S].北京:人民卫生出版社, 2013.

[6]中华人民共和国卫生部.GBZ/T 189.8-2007工作场所物理因素测量第8部分:噪声[S].北京:中国标准出版社, 2007.

刹车控制篇8

2009年5月8日收到变结构控制的快速性和鲁棒性非常适合工作环境复杂的飞机防滑刹车系统,但是抖振问题的存在已成为变结构控制应用的主要障碍,越来越多的学者正在研究抖振的消除方法[1]。本文采用变结构控制方法设计了飞机刹车系统控制器,并采用Ambrosino切换函数法和改进指数趋近律法来抑制抖振。

1 刹车系统变结构控制器设计

1.1 滑模切换面的定义

滑模切换面设计的目的在于保证系统的稳定性和满足性能指标要求的动态特性,保证系统状态一旦进入滑模面便能沿其稳定地趋向状态原点。设计的任务是选择滑模函数s=0。

本文中,飞机防滑刹车控制系统控制的目标是,维持滑移率保持在最佳值σp恒定不变。滑移率的公式为:

$σ = \frac{x_{1} - R_{v b} x_{2}}{x_{1}} (1)$

(1)式中:x1为飞机速度,x2为机轮角速度,Rvb为机轮滚动半径。

因此在整个刹车控制过程中,要调节机轮的刹车力矩使飞机机轮的滑移率σ=σp恒定不变,其跟踪误差为零,即使x1和x2保持比率

$\frac{x_{1}}{x_{2}} = \frac{R_{v b}}{1 - σ_{p}} (2)$

针对刹车系统的控制目标,可以定义系统的滑模切换面为:

$s (x) = C x = [\frac{1 - σ_{p}}{R_{v b}} - 1] x = x_{1} \frac{1 - σ_{p}}{R_{v b}} - x_{2} (3)$

1.2 等价控制力矩的计算

等价控制的几何意义在于:在切换面s = 0上的控制力矩是间断的,可能是正向的力矩,也可能是反向的力矩。我们用某种意义下的平均值代替此切换控制,使系统沿着s = 0的切换面上走,这样才能保证滑动模态的产生。

对于系统在滑模面的运动,它恒满足:

$s (x) = 0 ‚ \dot{s} (x) = 0$ 。

由于

$s (x) = x_{1} \frac{1 - σ_{p}}{R_{v b}} - x_{2}$ 。

展开 $\dot{s} (x) = 0$ 得:

$\dot{s} (x) = \dot{x}_{1} \frac{1 - σ_{p}}{R_{v b}} - \dot{x}_{2} = 0 (4)$

滑动动力学即由(4)式决定,根据

$\dot{s} (x) = f_{1} (x) \frac{1 - σ_{p}}{R_{v b}} - f_{2} (x) + u_{e q} \frac{k_{b}}{Ι} = 0 (5)$

从(5)式中即可解得系统等价控制为

$u_{e q} = [f_{2} (x) - f_{1} (x) \frac{1 - σ_{p}}{R_{v b}}] \frac{Ι}{k_{b}} (6)$

1.3 切换面的可达性证明

当系统状态不在切换面上或偏离切换面时,需要在总体控制信号中加入另一个控制项,驱动系统状态到达或返回切换面。

这里,可以定义控制器的输出即制动力矩为

u=ueq-uh·sgn(s) (7)

若切换面可达,则须满足条件为:

$s \dot{s} \leq - η | s | ‚ η > 0 (8)$

以下证明所定义的切换面是可达的。

由(5)式和(7)式得

$\begin{array}{l} s \dot{s} = s {f_{1} (x) \frac{1 - σ_{p}}{R_{v b}} - f_{2} (x) + [u_{e q} - u_{h} sgn (s)] \frac{k_{b}}{Ι}} = \\ s [- u_{h} sgn (s) \frac{k_{b}}{Ι}] = - s u_{h} \frac{| s |}{s} \frac{k_{b}}{Ι} = - u_{h} \frac{k_{b}}{Ι} | s | (9) \end{array}$

令

$u_{h} = k η, k \geq \frac{Ι}{k_{b}} (10)$

则

$- u_{h} \frac{k_{b}}{Ι} | s | \leq - η | s |$ 。

即 $s \dot{s} \leq - η | s |$ 成立,满足切换面的可达性。

1.4 刹车系统变结构控制律设计

通过以上对滑模切换面、等价控制的设计以及切换面可达性证明,由(6)式、(7)式可得飞机防滑刹车系统变结构控制律为

$u = [f_{2} (x) - f_{1} (x) \frac{1 - σ_{p}}{R_{v b}}] \frac{Ι}{k_{b}} - k η sgn (x_{1} \frac{1 - σ_{p}}{R_{v b}} - x_{2}) (11)$

2 Ambrosino切换函数法削弱抖振

2.1 Ambrosino切换函数法

抖振的问题是变结构控制系统的固有问题,它的存在将严重影响控制器的控制效果,甚至对整个系统造成损害。因此设计变结构控制器必须考虑削弱抖振的问题。

如(7)式所述,制动力矩可以选定为:

u=ueq-uhsgn(s)。

在切换面附近邻域,由于惯性与滞后的影响,在滑动运动上通常有一个抖振的叠加分量;另一方面切换开关的非线性,也将引起抖动。抖振不仅会损坏系统的可执行元件,而且还会引起自激运动,从而导致系统的不稳定。削弱抖振可以有多种方法供选择,本文采用Ambrosino切换函数法来削弱变结构控制中的抖振情况。用

$f_{s w} = \frac{s}{| s | + δ} (12)$

来代替sgn(s)函数,其中,δ>0。

从(12)式可以看出,当δ=0时,fsw(s)与sgn(s)完全相同;当δ增大时,fsw(s)函数的斜率变得平滑了。实际上,δ调整控制输入已使动态系统的状态变量进入变结构控制的切换面。δ在满足大于零的条件下,其取值越小达到滑动模态的时间越短,因此变结构控制的鲁棒性越高。

2.2 刹车系统变结构控制律实现

引入Ambrosino切换函数代替以上符号函数后的控制律为

$u = [f_{2} (x) - f_{1} (x) \frac{1 - σ_{p}}{R_{v b}}] \frac{Ι}{k_{b}} - k η \frac{s}{| s | + δ} (13)$

(13)式中, $s = x_{1} \frac{1 - σ_{p}}{R_{v b}} - x_{2}$ 。

2.3 变结构控制器参数的调整

根据仿真时对参数调整的经验及式(13)的方程,主要调整的是kη和δ的值。kη决定系统响应速度,该值变大响应速度变大,将引起抖振和鲁棒性增强,该值变小响应速度变小kη在不同的跑道上有不同值,一般随着结合系数的减小而减小。δ值决定影响系统敏感性,当其变小时,系统鲁棒性强并引起抖振,当其变大时,将减弱鲁棒性和削减抖振。

2.4 系统仿真及结果分析

在MATLAB7.1/SIMULINK环境下,对某型飞机的防滑刹车系统在干跑道情况下进行仿真。仿真采用变步长方式,ode45算法,飞机速度初值x(0)=[72.2 180.6]。在采用Ambrosino函数消除抖振的方法中,取δ=0.05,kη=100,仿真结果如图1。同时给出了采用一般变结构的仿真结果进行对照,如图2。

从图2可以看出,飞机刹车系统采用一般变结构控制方法时,滑移率和结合系数都有抖振现象存在,将仿真图局部放大后,滑移率和结合系数的抖振非常明显,如图2(c)和图2(d)。说明刹车系统在工作过程中会围绕滑模面作反复穿越运动,产生刹车机构磨损和刹车不平稳的负面效果。

从两个仿真的对比中可以看出,控制器非线性部分的切换函数用Ambrosino光滑函数代替后,抖振基本消除。未消除抖振时,控制器非线性部分只存在两个作用相反的大力来回切换作用,必然引起系统抖动。但引进光滑函数后,这种将系统拉回滑模面的力可以随着s的大小变化而适当变化,这样就可以大大削弱抖动。

从图1(a)可以看出,在干跑道上应用变结构控制时,刹车系统在0.36 s到达最佳滑移率0.117,并基本保持恒定。从图1(b)可以看出,干跑道变结构控制的结合系数能够跟随滑移率很快到达最大值0.8,并基本保持恒定。飞机速度下降到0.3 m/s时,飞机防滑刹车系统工作9.29 s,刹车距离为340 m。仿真说明,采用变结构控制方法的飞机刹车系统能够快速达到最佳工作状态,并且运行比较稳定,刹车效率较高。但是在图1(a)中可以看出,在飞机速度下降到一定程度后,滑移率有下降趋势。

3 改进指数趋近律法消弱抖振

3.1 指数趋近律研究

产生抖振的原因:一是由于系统的惯性;二是运动点以一定的速度冲向切换面,导致运动点在滑模切换面附近来回抖动。因此,很好地设计运动点趋近律,既保证运动点快速趋近切换面,又减小运动点到达切换面附近时的速度,这样有利于削弱抖振。1989年Chan S. P. and Gao W. B 提出了指数趋近律[2]

$\dot{s} = - ε sgn (s) - Κ s (14)$

考虑下面一类单输入线性系统

$\dot{x} = A x + B u (15)$

取切换函数

s=Cx (16)

(16)式对时间求导

$\dot{s} = C \dot{x} = C (A x + B u) = - ε sgn (s) - Κ s (17)$

由(17)式解得

u=(CB)-1(-CAx-εsgn(s)-Ks) (18)

控制系统采用一般的指数趋近律(14)式,如果增加常数ε,正常运动阶段收敛速度加快,但滑动模态阶段的抖振将加强;如果减少常数ε,滑动模态阶段的抖振减弱,但正常运动阶段收敛速度变慢。因此,抖振和快速性是一对矛盾。一般的指数趋近律通常是根据保证正常阶段的快速性和减少滑动模态的抖振进行折衷而确定常数的,没有很好地解决这对矛盾。为了既保证系统的响应速度,又要减少系统滑模切换面上的抖振,下面对一般的指数趋近律进行改进。

3.2 指数趋近律的改进

一般的指数趋近律(14)式由两项组成,其中 $\dot{s} = - Κ s$ 是指数趋近项,趋近速度从较大的值逐步减少到零,不仅缩短了趋近时间,而且使运动点到达切换面时的速度很小; $\dot{s} = - ε sgn (s)$ 是等速趋近项。本文为了提高变结构控制系统动静态性能,对等速趋近项进行了改进,采用变速趋近项 $\dot{s} = - ε s^{2} sgn (s)$ ,这样趋近速度大小与s2成正比。当状态点离切换面远时,趋近速度大大提高;当状态点离切换面近时,趋近速度又大大减小。所以,采用了变速趋近项代替一般指数趋近律中的等速趋近项既能增加系统的快速性,又能削弱滑动模态的抖振。

本文改进的指数趋近律表达式为:

$\dot{s} = - ε s^{2} sgn (s) - Κ s (19)$

因为

$\dot{s} s = - ε s^{3} sgn (s) - Κ s^{2} = - ε s^{2} | s | - Κ s^{2} ＜ 0 (20)$

所以,改进的指数趋近律依然满足滑动模态存在性和到达条件。式(14)微分方程的解:

$s (t) = - \frac{ε}{Κ} + [s (0) + \frac{ε}{Κ} sgn (s)] e^{- Κ t} (21)$

式(19)微分方程的解:

$s (t) = \frac{1}{- \frac{ε}{k} sgn (s) + [\frac{1}{s (0)} + \frac{ε}{Κ} sgn (s)] e^{Κ t}} (22)$

两种趋近律的曲线s(0)均取8,其中ε=1,K=6。如图3,从图可以看出,在正常运动阶段改进方法的趋近速度明显快于一般的指数趋近律,而到达滑动模态区的速度又较慢,抖振明显削弱甚至基本消除,一般的指数趋近律存在较大的抖振。这样看来,改进的指数趋近律既保证快速性又削弱了抖振,效果优于一般的指数趋近律控制策略。

3.3 刹车系统改进指数趋近律实现

根据指数趋近律方法,定义制动力矩为:

u=ueq-εs2sgn(s)-ks (23)

根据(6)式可得等效控制:

$u = [f_{2} (x) - f_{1} (x) \frac{1 - σ_{p}}{R_{v b}}] \frac{Ι}{k_{b}} - ε s^{2} sgn (s) - k s (24)$

(24)式中, $s = x_{1} \frac{1 - σ_{p}}{R_{v b}} - x_{2}$ 。

3.4 系统仿真及结果分析

仿真中,取ε=0.01,k=100,其他参数同2节,仿真结果如图4。

4 结论

从图4(a)中可以看出,在干跑道上采用改进指数趋近律的变结构控制时,刹车系统在0.12 s到达最佳滑移率0.117并保持稳定,比采用Ambrosino切换函数的变结构控制方法快了0.24 s,而且克服了后者在刹车末尾阶段滑移率下降的不足。

飞机速度下降到0.3 m/s时,飞机防滑刹车系统工作9.212 s,刹车距离为335 m,比采用Ambrosino切换函数法少5 m。可以看出,采用改进指数趋近律比使用Ambrosino切换函数法的刹车系统效率更高,这主要得益于在刹车起始阶段采用指数趋近律方法能够更加快速的到达滑模面。

参考文献

[1]Koshkouei A J,Zinober A S.Sliding mode observers for a class of nonlinear systems.Proceeding of the American Control Conference,2002:2106—2111

[2]Wang C H.Fuzzy linear pulse-transfer function-based sliding-mode control for nonlinear discrete-time systems.IEEE Trans on Fuzzy Sys-tems,2002;(10):187—197

该车为何老“刹车”? 篇9

故障排除:根据故障现象, 首先用V.A.S5052清除故障码, 然后上路试车, 故障现象仍然存在, 车速在12km/h左右时上述各指示灯点亮, 且感觉行驶时加油“吃力”, 挂入D档后怠速时车子不能前行, 有明显的“拖刹”的感觉。

用V.A.S5052检查, 发现了以下故障码:“01-05715-请阅读ABS控制单元故障记忆 (偶然发生的) ”、“03-00526-制动灯开关不正常信号 (偶然发生的) ”、“03-01316-请读取制动控制单元故障记忆 (偶然发生的) ”。

用举升机将汽车举升起来, 经检查发现4个车轮均制动抱死, 致使车轮不能转动。等待约10min后, 4个车轮能正常转动了 (说明该车制动系统有“拖刹”现象) 。针对导致加速滞后的故障原因, 我们开始进行有针对性的检查。

首先, 为了排除制动液有杂质造成系统堵塞的因素, 更换了全车制动液, 排除空气后试车, 故障依然存在。检查4个制动钳的回位情况, 均无异常, 但为了保险起见, 还是更换了4个新的制动钳, 但经试车故障仍未排除。

再次向车主进行问诊, 得知该车经常是在热车的情况下出现此故障的, 因而怀疑可能是ABS控制单元受热后工作状况不稳定, 造成液压回流阀堵塞, 使系统不能卸压。于是, 抱着试一试的想法, 更换了ABS总泵。经过试车, “故障一去兮不复返”。又用V.A.S5052进行了检测, 无故障码存储, 我们以为故障已得到彻底解决, 于是将车交给用户。

交车近20天后, 车主来电反映该车在行车中又出现一次指示灯常亮的现象。进厂检查, 上述故障现象依然存在, 但要试车很久才会出现。经过分析, 判定还是液压系统有故障, 只能更换制动总泵了。更换制动总泵后试车, 故障排除。

维修心得:该车的故障可以说是典型的复合型故障, 对于复合型故障, 在排除了其中的一个故障原因后, 往往会忽视另外的可能导致同类故障现象的因素。例如在本例故障中, 主要是由于ABS控制单元控制回油阀打开滞后, 造成回油缓慢, 所以有“拖刹”现象。但开始时我们却忽视了温度升高后, 制动总泵内的活塞橡胶密封件膨胀, 也会导致回油不畅, 造成制动不回位, 从而产生“拖刹”现象, 只不过这种故障原因的影响较小罢了。

【刹车控制】推荐阅读：

刹车控制器11-15

汽车刹车06-05

自动刹车06-25

刹车结构06-29

智能刹车系统09-16

多刹车系统11-18