本發(fā)明涉及一種制動控制方法，更具體地說，涉及一種試驗車主動制動的控制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有試驗車用于實驗室汽車性能檢測，因其制動結(jié)構(gòu)簡單，制動效能差、制動時汽車的方向穩(wěn)定性不理想。故開發(fā)了能精確控制的主動的機(jī)械制動裝置，將此稱為“電機(jī)制動裝置”。該裝置不使用液壓裝置，因其摩擦損失、泄漏損失等較大，且液壓元件制造精度高，對工作條件要求較高，制造成本高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明的目的在于克服上述的不足，提供了一種試驗車主動制動的控制方法，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，上層控制器控制是否需要制動以及控制制動是否需要調(diào)節(jié)，而下層pid控制器根據(jù)上層控制器發(fā)出的指令進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而調(diào)節(jié)試驗車制動裝置中電機(jī)輸出扭矩，以達(dá)到制動調(diào)節(jié)的目的，使得制動效果效果達(dá)到最佳。
2.技術(shù)方案
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
本發(fā)明的一種試驗車主動制動的控制方法，其步驟為：
1)設(shè)置上層控制器及下層pid控制器，下層控制器以stm32單片機(jī)為核心處理器，下層pid控制器，上層控制器用以控制下層pid控制器，下層pid控制器用以控制試驗車制動裝置內(nèi)的電機(jī)；
2)在上層控制器內(nèi)設(shè)置有二自由度汽車運動微分方程和滑移率計算公式：
二自由度汽車運動微分方程為：
式中β為質(zhì)心側(cè)偏角，
滑移率計算公式為：
3)使用雷達(dá)檢測到自車與前車的距離，并將測得的自車與前車的距離輸送至上層控制器內(nèi)；
4)上層控制器對檢測到的自車與前車的距離與設(shè)定的安全距離進(jìn)行比較判斷，若檢測到的距離大于或等于設(shè)定的安全距離，則自車照常行駛，若檢測到的距離小于設(shè)定的安全距離，則控制試驗車制動裝置工作對自車進(jìn)行制動，并執(zhí)行后續(xù)步驟；
5)在制動過程中使用輪速傳感器實時檢測車輪運動速度u，使用橫擺角速度傳感器測得車輛的橫擺角速度w，使用方向盤轉(zhuǎn)角傳感器測得車輛的方向盤轉(zhuǎn)角θ，使用輪胎側(cè)偏剛度測量裝置測得車輛前輪側(cè)偏剛度cαf和車輛后輪側(cè)偏剛度cαr，使用轉(zhuǎn)動慣量測量裝置測得車輛繞z軸的轉(zhuǎn)動慣量iz、車輛前輪轉(zhuǎn)動慣量lf、車輛后輪轉(zhuǎn)動慣量lr；
6)將步驟5)中測得的車輛運動狀態(tài)參數(shù)w、θ、cαf、cαr、iz、lf和lr代入到步驟2)中二自由度汽車運動微分方程內(nèi)，計算得到車輛質(zhì)心速度的水平分量vx和車輛質(zhì)心速度的豎直分量vy，并計算得到的車輛質(zhì)心速度的水平分量vx和車輛質(zhì)心速度的豎直分量vy得到車輛質(zhì)心速度v；
7)將步驟6)中計算得到的車輛質(zhì)心速度v與輪速傳感器檢測到的車輪運動速度u代入到步驟2)中滑移率計算公式內(nèi)，計算得到滑移率；
8)根據(jù)步驟7)計算得到滑移率來控制試驗車制動裝置的工作，當(dāng)測出的滑移率小于15％-20％的安全范圍時，則對下層pid控制器進(jìn)行調(diào)整，增大試驗車制動裝置內(nèi)電機(jī)輸出扭矩，以實現(xiàn)增大制動夾緊力的目的；若測出的滑移率在15％-20％安全范圍時，則將試驗車制動裝置內(nèi)電機(jī)關(guān)閉，以實現(xiàn)保持制動夾緊力的目的；若測出的滑移率大于15％-20％的安全范圍時，則對下層pid控制器進(jìn)行調(diào)整，減小試驗車制動裝置內(nèi)電機(jī)輸出扭矩，以實現(xiàn)減小制動夾緊力的目的；
9)將步驟5)中測得的車輪運動速度u與理想輪速值做差，并將差值輸入到步驟8)中調(diào)整好的下層pid控制器內(nèi)進(jìn)行處理，處理后結(jié)果用以對試驗車制動裝置內(nèi)電機(jī)進(jìn)行調(diào)控。
更進(jìn)一步地，所述的步驟4)中試驗車制動裝置包括電機(jī)，所述的電機(jī)的輸出軸與減速器的輸入端相連，減速器的輸出端通過聯(lián)軸器與動力輸入軸的一端相連，動力輸入軸的另一端伸入箱體內(nèi)與主動錐齒輪固連；所述的主動錐齒輪的兩側(cè)均設(shè)置有與主動錐齒輪的從動錐齒輪，每個從動錐齒輪均套裝在動力輸出軸的一端上，動力輸出軸的另一端通過聯(lián)軸器與絲桿相連，絲桿支撐在箱體內(nèi)；所述的絲桿上套裝有螺母套，該螺母套前端安裝有用以對車輪進(jìn)行制動的制動結(jié)構(gòu)。
更進(jìn)一步地，所述的螺母套內(nèi)設(shè)置有限位彈簧，該限位彈簧的一端抵在螺母套底部，限位彈簧的另一端抵在絲桿上。
3.有益效果
采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果：
(1)本發(fā)明的一種試驗車主動制動的控制方法，其上層控制器控制是否需要制動以及控制制動是否需要調(diào)節(jié)，而下層pid控制器根據(jù)上層控制器發(fā)出的指令進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而調(diào)節(jié)試驗車制動裝置中電機(jī)輸出扭矩，以達(dá)到制動調(diào)節(jié)的目的，使得制動效果效果達(dá)到最佳；
(2)本發(fā)明的一種試驗車主動制動的控制方法，其試驗車制動裝置結(jié)構(gòu)簡單，連接方便，操作方便，且制造成本低，而采用錐齒輪傳動，傳遞效率高、摩擦阻力小、瞬時傳動比精確、傳遞扭力大，傳動穩(wěn)，降低了噪音，適合高速傳遞；
(3)本發(fā)明的一種試驗車主動制動的控制方法，其螺母套內(nèi)設(shè)置有限位彈簧，該限位彈簧的一端抵在螺母套底部，限位彈簧的另一端抵在絲桿上，設(shè)置有限位彈簧，能夠控制絲杠的運動范圍，同時增大扭矩，大大增加了傳遞效率，提高了安全性。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的一種試驗車主動制動的控制方法中試驗車制動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
示意圖中的標(biāo)號說明：1、電機(jī)；2、減速器；3、動力輸入軸；4、聯(lián)軸器；5、箱體；6、主動錐齒輪；7、從動錐齒輪；8、動力輸出軸；9、絲桿；10、螺母套；11、限位彈簧。
具體實施方式
為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細(xì)描述。
結(jié)合圖1，本實施例的一種試驗車主動制動的控制方法，其步驟為：
1)設(shè)置上層控制器及下層pid控制器，下層控制器以stm32單片機(jī)為核心處理器，下層pid控制器，上層控制器用以控制下層pid控制器，下層pid控制器用以控制試驗車制動裝置內(nèi)的電機(jī)；
2)在上層控制器內(nèi)設(shè)置有二自由度汽車運動微分方程和滑移率計算公式：
二自由度汽車運動微分方程為：
式中β為質(zhì)心側(cè)偏角，
滑移率計算公式為：
3)使用雷達(dá)檢測自車與前車的距離，并將測得的自車與前車的距離輸送至上層控制器內(nèi)；
4)上層控制器對檢測到的自車與前車的距離與設(shè)定的安全距離進(jìn)行比較判斷，若檢測到的距離大于或等于設(shè)定的安全距離，則自車照常行駛，若檢測到的距離小于設(shè)定的安全距離，則控制試驗車制動裝置工作對自車進(jìn)行制動，并執(zhí)行后續(xù)步驟，其中試驗車制動裝置包括電機(jī)1，電機(jī)1的輸出軸與減速器2的輸入端相連，減速器2的輸出端通過聯(lián)軸器4與動力輸入軸3的一端相連，動力輸入軸3的另一端伸入箱體5內(nèi)與主動錐齒輪6固連；所述的主動錐齒輪6的兩側(cè)均設(shè)置有與主動錐齒輪6的從動錐齒輪7，每個從動錐齒輪7均套裝在動力輸出軸8的一端上，動力輸出軸8的另一端通過聯(lián)軸器4與絲桿9相連，絲桿9支撐在箱體5內(nèi)；所述的絲桿9上套裝有螺母套10，該螺母套10前端安裝有用以對車輪進(jìn)行制動的制動結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，連接方便，操作方便，且制造成本低，電機(jī)正轉(zhuǎn)帶動動力輸入軸3轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動主動錐齒輪6與從動錐齒輪7之間相互嚙合轉(zhuǎn)動，而從動錐齒輪7轉(zhuǎn)動通過動力輸出軸8帶動絲桿9轉(zhuǎn)動，絲桿9轉(zhuǎn)動使得螺母套10相向車輪的方向移動，進(jìn)而使得制動結(jié)構(gòu)夾住車輪進(jìn)行制動，而制動結(jié)構(gòu)包括制動盤、制動鉗和摩擦塊，制動盤、制動鉗摩擦塊以及車輪之間具體連接為現(xiàn)有技術(shù)，在此就不在贅述了；螺母套10內(nèi)設(shè)置有限位彈簧11，該限位彈簧11的一端抵在螺母套10底部，限位彈簧11的另一端抵在絲桿9上，設(shè)置有限位彈簧11，能夠控制絲杠9的運動范圍，同時增大扭矩，大大增加了傳遞效率，提高了安全性；
5)在制動過程中使用輪速傳感器實時檢測車輪運動速度u，使用橫擺角速度傳感器測得車輛的橫擺角速度w，使用方向盤轉(zhuǎn)角傳感器測得車輛的方向盤轉(zhuǎn)角θ，使用輪胎側(cè)偏剛度測量裝置測得車輛前輪側(cè)偏剛度cαf和車輛后輪側(cè)偏剛度cαr，使用轉(zhuǎn)動慣量測量裝置測得車輛繞z軸的轉(zhuǎn)動慣量iz、車輛前輪轉(zhuǎn)動慣量lf、車輛后輪轉(zhuǎn)動慣量lr；
6)將步驟5)中測得的車輛運動狀態(tài)參數(shù)w、θ、cαf、cαr、iz、lf和lr代入到步驟2)中二自由度汽車運動微分方程內(nèi)，計算得到車輛質(zhì)心速度的水平分量vx和車輛質(zhì)心速度的豎直分量vy，并計算得到的車輛質(zhì)心速度的水平分量vx和車輛質(zhì)心速度的豎直分量vy得到車輛質(zhì)心速度v；
7)將步驟6)中計算得到的車輛質(zhì)心速度v與輪速傳感器檢測到的車輪運動速度u代入到步驟2)中滑移率計算公式內(nèi)，計算得到滑移率；
8)根據(jù)步驟7)計算得到滑移率來控制試驗車制動裝置的工作，當(dāng)測出的滑移率小于15％-20％的安全范圍時，則對下層pid控制器進(jìn)行調(diào)整，增大試驗車制動裝置內(nèi)電機(jī)輸出扭矩，以實現(xiàn)增大制動夾緊力的目的；若測出的滑移率在15％-20％安全范圍時，則將試驗車制動裝置內(nèi)電機(jī)關(guān)閉，以實現(xiàn)保持制動夾緊力的目的；若測出的滑移率大于15％-20％的安全范圍時，則對下層pid控制器進(jìn)行調(diào)整，減小試驗車制動裝置內(nèi)電機(jī)輸出扭矩，以實現(xiàn)減小制動夾緊力的目的；
9)將步驟5)中測得的車輪運動速度u與理想輪速值做差，并將差值輸入到步驟8)中調(diào)整好的下層pid控制器內(nèi)進(jìn)行處理，處理后結(jié)果用以對試驗車制動裝置內(nèi)電機(jī)進(jìn)行調(diào)控。
本發(fā)明的一種試驗車主動制動的控制方法，上層控制器控制是否需要制動以及控制制動是否需要調(diào)節(jié)，而下層pid控制器根據(jù)上層控制器發(fā)出的指令進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而調(diào)節(jié)試驗車制動裝置中電機(jī)輸出扭矩，以達(dá)到制動調(diào)節(jié)的目的，使得制動效果效果達(dá)到最佳。
以上示意性的對本發(fā)明及其實施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。