利用直接识别法建立制动器压力和力矩传递函数

　　前言

　　在工业过程控制中,过程的识别是一个关键问题。常用输入方法有阶跃、脉冲、伪随机二位序列、正弦函数等,其中阶跃方法是最简单的[1~3]。在汽车制动系统的动态仿真中,利用制动压力和制动器力矩之间的传递函数可以提高仿真精度。关系本文利用所开发的制动器实验台,进行测试。其中所需的阶跃压力输入信号由实验台的压力伺服系统按照给定值大小产生;根据测得的制动力矩数据,利用直接识别法[4]对压力力矩传递关系进行分析建模。首先简要介绍一下这个方法的基本原理。

　　1　传递函数的直接识别方法介绍

　　王修中等人对于利用阶跃响应识别系统不同阶数的传递函数,建立了一种直接识别的具体方法,比起面积法和两点法在计算精度和效率上都有提高[5~6]。实际过程中一般用二阶模型就可以基本满足系统特性描述,本文选择带零点和滞后的二阶模型[5](式(1)所示)来建立制动器压力力矩传递函数模型。

　　式中k为系统增益;T为系统时间常数, s;d为系统延迟, s; s为拉普拉斯算子。ξ为阻尼比;b为零点系数。

　　2　试验说明

　　利用制动试验台的测量记录数据,由直接识别传递函数的方法对制动管路的压力和制动器力矩的传递特性进行研究。测试示意图如图1所示,对试验情况进行简单说明:

　　(1)试验的压力源为试验台液压站提供,压力高低按照试验设计确定(最高不超过20 MPa)。由于试验台提供的压力高低采用高精度的伺服阀进行控制,对压力调节的反应时间小于1 ms,故认为压力源提供的压力为恒值;

　　(2)压力的增减变化通过控制ABS压力调节器的进油和出油电磁阀动作来实现,这样测试得到的压力变化曲线也反映了电磁阀动作的影响;

　　(3)测试输出压力的传感器2安装在软管末端与轮缸入口间,近似认为测得的压力值等同于轮缸内压力值;

　　(4)每次测试只对单通道进行,其他不用通道用螺栓堵死;

　　(5)测试对右前通道的盘式制动器和左后通道的鼓式制动器分别进行。

　　图2和图4分别为右前通道(接盘式制动器)和左后通道(接鼓式制动器)的制动力矩和压力变化曲线。从这些测试得到压力变化曲线的形状明显可以看出,具有较典型二阶过阻尼系统的传递特征,且明显存在滞后,滞后时间从发出增压指令开始计算。

　　3　制动器力矩输出同管路压力输入间的关系模型

　　考虑实际制动系统中的控制命令执行滞后、压力传输、制动器力矩产生的滞后,根据试验台对盘式制动器和鼓式器测试数据,利用直接识别法分别建立压力输入同制动器力矩输出间的传递函数关系。