基于电流变效应的汽车ABS的MATLABSimulink仿真.pdf

l墨，皇昌留墨I互互E害，重E茎盈 型重些堡』≯ 杨坤全，陈淑梅，陈小梅 (福州大学机械工程及自动化学院，福建福州 350002) 摘要：箍着汽鞔业的发展，社会汽车保有量的不断增加，人们对汽车的行车安全性越来越霞视，对汽车防抱死装置(ABS)的 要求也越来越高。本文利用电流变液所具有的特性，巧妙的将其与ABS结合起来，提出了一种新型的制动模型，并结合模糊控制 方法，利崩MATLAB软件进行了仿真控制。 关键词：电流变效应；ABS；模糊控制 中图分类号：U463．526I’P391．7文献标识码：A 文章编号：1009—9492(2009)02枷13-03 l电流变效应的机理 ，r=1州+L(E)sgn(7) 电流变液是一种新型的智能材料，它是用不导电的母 式中：Tt(E)为电流变液的屈服剪应力，与外加电场 液和均匀散布在其中的固体电介质颗粒所制成的悬浮体。 强度E有关；qo为电流变液的表观粘度，一般随电场强度 用作母液的常为硅油和矿物油等。用作固体颗粒的可以是 E的变化较小，可近似认为不变。 无机非金属材料，有机半导体材料或高分子半导体材料。 电流变制动器能否实现其制动功能。关键在于是否有 在电场的作用下，电流变液会形成一束由固体电介质颗粒 能够产生足够强的剪切应力的电流变液体。由文献可知， 组成的纤维状的“链”，横架于正负二极之间。这是由于 目前研发出来的电流变液的最大屈服应力达到130kPa【2】， 电介质颗粒在电场中极化之后，其相互之间作用力增强并 能够满足汽车制动的要求。采用电流变液体制成的制动器 通过链从电极的一端传到另一端的缘故。这样电流变液在 结构简单，容易控制，只要通过调节电压的大小就可以控 电场的作用下就从流动性好且具有一定粘滞度的牛顿流体 制输出制动力矩的大小，从而改善防抱死控制过程的控制 转变为有一定剪切屈服应力的粘塑性体(既所谓的“硬 性能。 化”)，随着电场的加强，这种剪切屈服应力还会有相应的 2车辆动力学模型 提高。这种特性称之为电流变效应。 2．1单轮车辆模型 电流变效应具有以下几个固有特性…： 本文重点是对电流变液体在汽车ABS上应用效果的研 1)在电场作用下，液体的表观粘度或剪切应力能有 究，故采用简化的单轮模型，如图l所示。 明显的突变。可在毫秒瞬间产生相当于从液态属性到固态 假设汽车有四个车轮，汽车质量均匀分布在每个车轮 属性间发生变化； 上。研究对象包括四分之一的汽车模型和四分之一的轮胎 2)这种变化是可逆的，即一旦去掉电场，可回复到 原来的液态； 3)这种变化是连续和无极的，即在液一固、固一液的 变化过程中，表观粘度或剪切应力是无级连续变化的； 4)这种变化是可控制的，并且控制变化的方法简单， 只需加一个电场，虽然电压较高，但电流很小，因此对其 控制属于信号控制，容易实现与计算机的结合，进行自动 控制。 根据电流变液的上述特性，在实验基础上可建立电流 变液剪切应力下与剪切速率1关系的Bingham模型： 悯嗍Ⅲ8埘埘[二工[口 万方数据 (：磊；釜些堕皇些E墨，置宙巴墨I雹墨l：j臣l：盈 模型。制动时，汽车和车轮受力如图l所 A 示。汽车在水平地面上沿直线前行，当开 始制动时，电流变液体在电场作用下，所