, (1)

где - статический коэффициент передачи датчика, В/(об/с), 0.4.

Передаточная функция датчика системы ПБС:

(2)

3.2 Электронный блок управления

В ЭБУ интегрируются устройства согласования с датчиками (информационные преобразователи, коммутатор сигналов и выходные усилители мощности). Ядро электронного блока управления – управляемый микропроцессор.

Многие полупроводниковые компании предлагают для автомобильных блоков управления свои микропроцессоры. Это Siemens (Infineon), Motorola, Intel, Bosch и целый ряд других. И все же главными игроками на этом рынке являются Siemens и Motorola, которые выпускают микропроцессоры и интегральные схемы для управления двигателем и подвеской, обеспечения пассивной и активной безо-

пасности и тому подобное.

В отечественных автомобилях применяются интегральные схемы корпорации Siemens, в частности микропроцессоры SAB 80C517A и C509.

Микропроцессор C509 — это 8-разрядный КМОП микропроцессор c тактовой частотой 16 МГц, совместимый с микроконтроллерами Intel 80C51/80C52, но в котором имеется дополнительное арифметическое устройство, 15-канальный 10-

-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифро-аналоговый преоб-

разователь (ЦАП), 29-канальное устройство фиксации и сравнения, а также устройство генерации сигналов переменной длительности.

Дополнительное арифметико-логическое устройство может выполнять деление 32-разрядных целых чисел за 2.25 мкс, а умножение 16-разрядных чисел - за 1.5 мкс. Минимальное время преобразования аналогового входа в цифру - 7 мкс.

Технические характеристики МП С509:

• время преобразования не более, мкс 7;

• тактовая частота, МГц 16;

• диапазон рабочих температур, ⁰С от –50 до + 70;

• максимально допустимое напряжение постоянного тока, В 25;

• разъем программирования и диагностики "RS232" серийный порт.

Передаточную функцию ЭБУ принимаем равной единице:

W_ЭБУ(p)=1 (3)

3.3 Электромагнитный клапан

Электромагнитный клапан представляет собой элемент управления потоком с помощью электрического сигнала. Приводом в таком клапане является электромагнит. При помощи электромагнитного поля осуществляется закрытие или открытие каналов клапана. Электромагниты обеспечивают малое время срабатывания (до 0.06 с), работают в широком диапазоне параметров переменного и постоянного тока, в том числе в импульсном режиме, то есть практически без потребления энергии. /3/

В качестве первого клапана системы ПБС и впускного клапана в данной конструкции используем одинаковые 2/2-ходовые клапаны прямого действия КЭ 6 с максимальным давлением на входе 20 МПа. Это отсекающие клапаны с двумя присоединениями: входом и выходом (рисунок 11). Входное отверстие Р соединено с жидкостью, находящейся под давлением. В состоянии покоя пружина давит на сердечник с уплотнением; благодаря этому доступ к выходному отверстию надежно перекрыт. При подаче напряжения сердечник с уплотнением втягивается в катушку, и клапан открывается; жидкость устремляется через выходное отверстие.

---

Рисунок 11 - 2/2-ходовой электромагнитный клапан прямого действия

Небольшие габариты и относительно высокое напряжение магнитного поля позволяют клапанам КЭ 6 иметь быстрое время срабатывания.

Электромагнитный клапан КЭ 6 имеет следующие технические характеристики:

• условный проход, мм 1.6;

• давление на входе, МПа 1...20;

• максимальное допустимое давление на сливе, МПа 20;

• расход рабочей жидкости, л/мин 2.5...5;

• максимальная внутренняя утечка, см³/мин 100;

• род электрического тока управления постоянный;

• мощность, потребляемая электромагнитом, Вт, не более 35;

• номинальное напряжение постоянного электрического тока, В 12;

• время срабатывания, с 0.06;

• масса без рабочей жидкости, кг, не более 1.2;

• габаритные размеры, мм, не более 100х70х42.

В качестве главного клапана в данной конструкции применён клапан-расп-

ределитель электромагнитный DG3V. Эти клапаны имеют одно входное отверстие, два выходных отверстия.

Технические характеристики клапана DG3V:

• условный проход, мм 6;

• давление на входе, МПа 10;

• род электрического тока управления постоянный;

• мощность, потребляемая электромагнитом, Вт, не более 35;

• номинальное напряжение постоянного электрического тока, В 12;

• время срабатывания, с 0.06;

• габаритные размеры, мм, не более 56х108х124.

Электромагнитный клапан с точки зрения динамики его работы является апериодическим звеном с передаточной функцией:

, (4)

где - статический коэффициент передачи, Па/В;

- постоянная времени клапана, с.

Статический коэффициент передачи:

а) для первого клапана системы ПБС рассчитывается по формуле:

, (5)

где p_max – максимальное давление на выходе первого клапана системы ПБС, p_max=7МПа,

U_max – напряжение питания, U=12 В.

(Па/В) (6)

б) для главного клапана:

, (7)

где ∆p_max – максимальное снижение давления, образующееся при прохождении тормозной жидкости через главный клапан, определяемое соотношением

, (8)

где - максимальное давление на выходе главного клапана, = 6,9 МПа.

(МПа) (9)

(Па/В) (10)

в) для впускного клапана:

, (11)

где ∆p_1max – максимальное снижение давления, образующееся при прохождении тормозной жидкости через впускной клапан, определяемое соотношением

, (12)

где - максимальное давление на выходе впускного клапана,

= 6,85 МПа,

(МПа) (13)

(Па/В) (14)

Постоянная времени для всех клапанов характеризует его быстродействие и определяется соотношением:

, (15)

где - максимальное время срабатывания клапана, с.

Для используемых в системе клапанов . Тогда:

(с) (16)

Передаточная функция первого клапана системы ПБС:

(17)

Передаточная функция главного клапана:

(18)

Передаточная функция впускного клапана:

(19)

3.4 Тормозной цилиндр колеса

Тормозной цилиндр колеса представляет собой силовой гидроцилиндр, в котором поршень совершает возвратно-поступательное движение относительно корпуса. /3/

---

В данной системе применим быстродействующий поршневой гидроцилиндр двухстороннего действия с двухсторонним штоком типа МКРН.306429.001 Ц52×190 со следующими техническими характеристиками:

• номинальное давление, МПа 8;

• наружный диаметр цилиндра, мм 50;

• внутренний диаметр цилиндра, мм 40;

• наружный диаметр штока, мм 30;

• ход поршня, мм 60;

• длина гидроцилиндра в рабочем положении, мм 14.3;

• температура окружающей среды, ºС от -40 до +50;

• масса, кг 8;

• время срабатывания, с 0.3;

• материал штока сталь Ст 40Х.

Гидроцилиндр имеет передаточную функцию апериодического звена:

, (20)

где - статический коэффициент передачи тормозного цилиндра, м/Па;

– постоянная времени тормозного цилиндра, с.

Статический коэффициент передачи тормозного цилиндра рассчитывается по следующей формуле:

, (21)

где l_max – ход поршня тормозного цилиндра, м;

– максимальная давление в гидролинии, равное максимальному давлению на выходе впускного клапана , Па.

(м/Па) (22)

Постоянная времени тормозного гидроцилиндра определяется соотношением:

, (23)

где - максимальное время срабатывания, с.

Тогда:

(с)

Передаточная функция тормозного гидроцилиндра:

(24)

3.5 Колесо

Автомобильное колесо со встроенным тормозным механизмом (барабанным или дисковым) можно рассматривать как апериодическое звено с передаточной функцией:

, (25)

где - статический коэффициент передачи колеса, об/(м^.с);

- постоянная времени колеса, с.

Статический коэффициент передачи колеса рассчитывается по следующей формуле:

, (26)

где - максимальная угловая скорость колеса, об/с,

l_max - максимальный ход поршня тормозного цилиндра, является входным воздействием тормозного механизма колеса, м.

Максимальная угловая скорость колеса определяется по формуле:

, (27)

где V_max – максимальная линейная скорость автомобиля, м/с;

R – наружный радиус колеса, м.

Так как окончательной задачей модернизации системы является её оптимизация для автомобилей отечественного производства, то систему следует рассчитать с учётом технических характеристик отечественных автомобилей. Поэтому в качестве максимальной скорости автомобиля примем значение 150 км/ч.

Переводя данное значение в систему единиц измерения СИ, получим:

(м/с) (28)

Многие модели автомобиля Volkswagen со встроенной ПБС оборудованы комплектом из шин для любого дорожного покрытия 235/65 R17 «Big Foot». Дан-

ная геометрическая характеристика колеса означает, что диаметр колеса D=0.65 м.

Тогда наружный радиус колеса:

(м) (29)

Максимальная угловая скорость колеса с учётом выражений (28) и (29):

(об/с) (30)

Тогда получим статический коэффициент передачи колеса:

(об/[м^.с])

Постоянная времени колеса определяется соотношением:

, (31)

где - максимальное время торможения, с.

---

Так как для отечественных автомобилей максимальное время торможения составляет 3.0 с, то, подставляя данную величину в выражение (31), получим значение постоянной времени колеса с соответствующим тормозным механизмом:

(с)

Передаточная функция колеса со встроенным тормозным механизмом:

(32)

---

4 РАСЧЁТ СИСТЕМЫ

4.1 Расчёт передаточной функции непрерывной части системы

Определим передаточную функцию главной цепи:

(33)

Подставляя в выражение (33) значения передаточных функций элементов системы (2), (17), (18), (19) и (24), получим:

(34)

Передаточная функция разомкнутой системы определяется по формуле:

(35)

Подставляя в выражение (36) выражения передаточных функций (7) и (35), получим:

(36)

Передаточная функция замкнутой системы:

(37)

Подставляя в выражение (37) выражения передаточных функций (34) и (36), получим:

(38)

Так как в данной САР установлен цифровой микропроцессор, который осуществляет вычисление сигнала рассогласования и посылает управляющие сигналы на устройства системы, то расчет следует провести для дискретной системы. При этом необходимо задать период дискретизации (интервал опроса датчиков) системы.

Чем меньше период дискретизации Т₀, тем более дискретная система приближается по своим свойствам к непрерывной. Однако при слишком малых значениях Т₀ процессор в реальной системе может не успевать выполнять все необходимые вычисления. Кроме того, при уменьшении Т₀ увеличивается число шагов переходного процесса. Так как вычисления проводятся по рекуррентным формулам, неизбежные ошибки вычислений накапливаются от шага к шагу и при чрезмерно большом числе шагов ошибка вычислений может превысить допустимую величину (система может оказаться неустойчивой, либо с неудовлетворительным качеством переходного процесса). В силу сказанного, Т₀ не должно быть слишком мало. Выберем период дискретизации равным 0.03 с (опрос датчиков происходит примерно 30 раз в секунду).

4.2 Проверка устойчивости дискретной системы по критерию Шур-Кона

Замкнутая система будет устойчива, если корни характеристического уравнения будут находиться внутри единичной окружности, т.е., если коэффициенты уравнения будут удовлетворять всем определителям Шур-Кона, имеющим отрицательные значения для нечетных определителей и положительные для четных.

Перейдем от непрерывной модели объекта к дискретной, используя z-пре-

образование и экстраполятор нулевого порядка. Такой переход от операторной формы записи передаточной функции к z-форме выполняется по формуле:

, (39)

где δ₁ - разрядность АЦП;

δ₂ - разрядность ЦАП;

W(z)_МП – z-преобразованная передаточная функция микропроцессора;

– экстраполятор нулевого порядка (импульсный элемент, дискретное управление на выходе которого изменяется в строго определённые моменты времени, связанные с периодом дискретизации, а всё ос-

тальное время остаётся постоянным),

– z-форма непрерывной части системы автоматического регулирования.

Для используемого в системе микропроцессора:

Передаточная функция непрерывной части замкнутой системы:

(40)

Разложим выражение (41) на элементарные дроби:

---

Смотрите также файлы

• СПИСОК.doc

• 20%.doc

• Каля-маля.doc

• 6.doc

• 5.doc