4. Задание для подготовки к работе и общие замечания о ее проведении

Ознакомьтесь с целями, задачами и содержанием лабораторной работы. Изучите теоретические сведения о назначении и принципе работы системы автоматической антиблокировки колес (АВS).

В лабораторной работе рассматривается процесс функционирования четырехканальной трехпозиционной электроклапанной системы автоматической антиблокировки колес (АВS) с гидронасосом низкого давления в ходе торможения легкового автомобиля при нажатии водителем педали тормоза. В качестве тормозной системы принимается гидравлическая 4-х контурная тормозная система.

Предполагается, что три колеса (например, колеса обозначенные номерами № 2,3 и 4) движутся по сухому твердому дорожному покрытию (например, асфальтобетону). Колесо № 1 движется по скользкому (мокрому) дорожному покрытию, сила сцепления этого колеса с дорогой незначительна и меньше силы трения в тормозном механизме этого колеса. По этой причине угловая и линейная скорости колеса № 1 быстро уменьшаются, что может привести к блокировке этого колеса. Система АВS начинает работать в режиме «снижения давления» в колесном тормозном цилиндре (КТЦ) колеса №1.

В работе принимаются следующие значения параметров: скорость движения кузова автомобиля V_a = 90 км/ч; скорость движения колес № 2,3, 4 V₂ = V₃ = V₄ = 80 км/ч, что соответствует коэффициенту проскальзывания S = 0,11; начальная скорость движения колеса № 1 V₁ = 60 км/ч и в ходе исследования изменяется. Считается, что коэффициент сцепления колеса №1 с дорожным покрытием за период торможения остается постоянным.

Модель системы автоматической антиблокировки колес (АВS) состоит из электронного блока управления тормозами (ЭБУ-Т), колесных датчиков (КД₁, КД₂, КД₃, КД₄), измеряющих скорость движения колес V₁ ,V₂ . V₃ , V₄, датчика скорости движения кузова автомобиля ДКА, измеряющего скорость движения кузова автомобиля V_a.

Алгоритм работы системы АВS предполагает снижение приведенной скорости колеса до величины, близкой к блокировке., уменьшение давления в КТЦ и возрастание скорости колеса до величины V_a, повторное снижения скорости до величины блокировки и т.д. Число циклов притормаживания должно быть 10 – 12 за 1 секунду.

В ЭБУ-Т применяются два алгоритма управления:

1. Управление блокируемым колесом по информации с колесных датчиков КД₁, КД₂, КД₃, КД₄ и датчика скорости движения кузова автомобиля ДКА.

2. Управление блокируемым колесом по информации только с колесных датчиков КД₁, КД₂, КД₃, КД₄.

Принимается, что АВS начинает работать в режиме «снижения давления» в колесном тормозном цилиндре (КТЦ), когда скорость колеса снижается на величину 0,1V_к, где - средняя скорость колес. Коэффициент скольжения колес находится в диапазоне 0,1 < S < 0,3.

5. Порядок проведения экспериментов

Запустите программу VisSim. Если при включении программы VisSim отсутствует панель инструментов:

Откройте пункт меню View и щелкните левой кнопкой «мыши» по строке Тооl Bar…:

Появится одна из панелей инструментов:

Установите курсор рядом с этой панелью и щелкните правой кнопкой «мыши». Появится панель:

Установите флажки напротив каждой ее строки. Появятся все панели инструментов.

Поместите на рабочий стол надпись (пример):

«Студент группы 11-МБ-ЭТ1 Иванов Иван Иванович. Лабораторная работа № . Исследование работы системы автоматической антиблокировки колес (АВS)».

Для этого в меню Blocks (Блоки) выберете строку Annotation (Анатоционные), а в ней строку comment (Комментарий).

После щелчка в выбранном месте рабочего стола пунктирный прямоугольник превратится в прямоугольник показанный ниже. В нем будет мигать вертикальная линия, призывая набрать текст комментария. Наберите указанную ранее надпись:

Эксперимент 1. Исследование влияния различных факторов на частоту притормаживания блокируемых колес автомобиля.

1. Создайте модель системы автоматической антиблокировки колес (АВS). В качестве ЭБУ-Т используйте Mathcad-объект, обладающий высокой наглядностью моделирования процессов. Для этого в меню Tools (инструменты) выберите список Insert Mathcad Objtct (Вставить Mathcad-объект). В появившемся списке выберите команду New (Новый) – вставка нового Mathcad-объекта (рис.6).

Рисунок 6 Выбор нового Mathcad-объекта

При исполнении команды New запускается система Mathcad, и в окне модели появляется объект системы Mathcad (рис. 7). Он имеет вид прямоугольника с заштрихованной рамкой со входами (слева) и выходами (справа). Строка меню VisSim заменяется строкой меню системы Mathcad и в окне модели появляется плавающая панель выбора палитр математических символов.

Рисунок 7 Объект Mathcad

2. Установите шрифт Times New Roman Сyr (Кириллица).

Сделайте в объекте надпись «ЭБУ-Т» (рис. 8).

Рисунок 8 Надпись в объекте

3. Присвойте скоростям колес значения параметров, поступающих с колесных датчиков (КД₁, КД₂, КД₃, КД₄) – V1:= in0, V2:= in1, V3:= in2, V4:= in3; скорости кузова автомобиля – параметр с ДКА V_а:= in4; и введите параметр V10:= in5 (рис.9). При необходимости растяните Mathcad – объект по ширине. Чтобы надпись поместилась в одну строчку для наглядности. В дальнейшем растягивайте его по высоте, чтобы поместился весь алгоритм и был хорошо виден. Ввод символов в этом выражении и в последующих делайте с помощью палитры математических символов и функций.

4. Введите алгоритм определения начала работы в режиме «снижения давления» в КТЦ, предваряя его соответствующим комментарием (рис.10) (в десятичной дроби вместо запятой ставится точка):

Определения начала работы АВS в режиме «снижения давления» в КТЦ

V11:= if(V1 < 0.7Vа, 1, 0)

Рисунок 9 Присвоение входных значений параметров

Рисунок 10 Определения начала работы АВS в режиме «снижения давления» в КТЦ

Этот алгоритм предполагает подачу выходного сигнала V11 на блок световой индикации light и при условии V1 < 0.7Vа индикатор горит красным цветом (система АВS включена). В противном случае индикатор горит синим цветом (система АВS выключена).

5. Ведите алгоритм работы АВS в режиме «снижения давления» в КТЦ, который предполагает режим притормаживания за счет падения скорости V_к1 при ее достижении величины 0,9 V_а (S = 0,1) до скорости, близкой к скорости блокировки (в данном случае 0), предварив алгоритм соответствующей надписью, и введите выражение для коэффициента скольжения S (рис.11):

Работа АВS в режиме «снижения давления» в КТЦ

V12:= if(V1 < 0.9 V_а, V10,0)

Здесь V10 – линейноизменяющаяся скорость, задаваемая генератором линейноизменяющегося сигнала. Она будет прибавляться к скорости блокируемого колеса (в данном случае колеса № 1) в указанном режиме.

6. Выведите на выход ЭБУ-Т параметры, которые необходимо постоянно контролировать(V11, V11 и S), сигнал V12, который надо подавать на сумматор (рис.12):

оut0:= V11; оut1:= V1; оut2:= S; оut3:= V12

7. Mathcad-объект имеет один вход и один выход. Увеличьте число входов до 6 по числу датчиков (входных параметров), а выходов до 4 (по числу контролируемых параметров и параметра V12, подаваемого на вход ЭБУ-Т) (рис.12). Для этого на панели инструментов возьмите стрелку , подведите ее слева от входа (выхода) и щелкните левой кнопкой «мыши».

Рисунок 11 Работа АВS в режиме «снижения давления» в КТЦ

Рисунок 12 Определение выходных параметров

8. Установите напротив соответствующих входов блоки константы (const) , которые будут играть роль датчиков. Напротив входа V10 установите генератор линейного сигнала (ramp) . Сигнал с КД 1 подайте на сумматор , а с него на блок ограничений (limit) . его можно взять в строке нелинейных блоков через меню:

Этот блок нужен для поддержания 0,1 < S < 0,3 совместно с алгоритмом ЭБУ-Т в режиме «снижения давления» в КТЦ. Сигнал с выхода V12 подайте на сумматор, используя блок фиксации соединения (wire Positioner). Его надо будет развернуть на 180⁰. для этого выделить, вызвать контекстное меню с указанной строкой:

Установите метки рядом с датчиками с их наименованием и метки рядом со входами и выходами с указанием параметров (рис.13).

Рисунок 13 Модель АВS без увеличения скорости

9. Установите на выходе V11 блок световой индикации light. Его можно найти в меню Blocks, в строке Signal Consumer (рис. 14).

10. Установите на выходах V1 и S осциллографы (блоки графопостроителя «plot») . После того, как блок будет размещен щелчком правой кнопки мыши вызовите окно настроек этого блока ( рис. 15). В меню Options установите координатную сетку, поставив опцию Grid Lines. Интервал между линиями сетки устанавливается автоматически, в зависимости от диапазонов визуализации и размера графика. Координатная сетка и масштаб (по умолчанию) установятся после сборки и запуска модели.

Рисунок 14 Выбор блока световой индикации light

11. В настройках моделирования меню «Simulate» выберите пунк «Simulation Properties…» и щелкните по нему левой кнопкой мыши. Появится понель настроек «Simulation Properties» (рис. 16). Устанавливается время начала, конца моделирования и частоту соответственно: Start = 0, End = 20, Frequency = 5 (не забудьте нажать кнопку ОК). Если в появившейся панели настроек второе окно будет поименовано не Frequency, то нажмите на стрелу окна, расположенного правее, и выберите пунк Hertz. Увеличьте немного размер блока графопостроителя (осциллографа) plot. Для этого потяните его за правый нижний угол.

Рисунок 15 Меню настроек осциллографа

Рисунок 16 Установка параметров процесса моделирования

12. Подайте на входы осциллографов сигналы V1 и S. Установите значения входных параметров с датчиков V1 = 20 (км/ч), V2 = 80 (км/ч), V3 = 80 (км/ч), V4 = 80 (км/ч), Vа = 90 (км/ч). Для этого щелкните по датчику правой кнопкой. Появится окно ввода данных:

13. Увеличьте крутизну входного сигнала генератора. Для этого щелкните правой кнопкой по генератору и установите значение 10 в окне Slope:

14. Запустите процесс моделирования, щелкнув по зеленой стрелке . Появятся следующие осциллограммы (рис.17). Осциллограмма скорости V1 представляет собой колебательный процесс, что говорит о притормаживании этого колеса, как и предполагает режим «снижения давления» в КТЦ. Занесите в отчет осциллограммы и вывод о характере изменения параметров V1 и S при работе системы АВS.

15. Определите влияние скорости уменьшения давления в КТЦ на изменение частоты притормаживания. Для этого уменьшите эту скорость путем увеличения крутизны сигнала V1: щелкните правой кнопкой по генератору и установите значение 5 в окне Slope . Запустите процесс моделирования. Появятся следующие осциллограммы (рис.18).

Рисунок 17 Работа модели в режиме «снижения давления» в КТЦ

Рисунок 18 Работа модели при снижении скорости уменьшения давления в КТЦ

16. Занесите в отчет осциллограммы и вывод о характере изменения параметров V1 и S при работе системы АВS при уменьшении скорости нарастания давления в КТЦ.

Эксперимент 2. Исследования влияния начальной скорости блокируемого колеса на характер изменение коэффициента скольжения и изменения скорости этого колеса

1. Повторите процесс моделирования для V1 = 60 км/ч. Для этого установите в КД1 эту скорость и запустите процесс моделирования. Появятся осциллограммы (рис.19).

Рисунок 19 Работа модели при увеличении начальной скорости блокируемого колеса

2. Занесите в отчет осциллограммы и вывод о характере изменения параметров V1 и S при работе системы АВS с увеличенной начальной скоростью блокируемого колеса.

Эксперимент 3. Исследование влияния управления блокируемым колесом по информации колесных датчиков на величину коэффициента скольжения блокируемого колеса и его скорость..

1. Скопируйте модель системы АБS. Установите сразу после надписи «Определения начала работы АВS в режиме «снижения давления» в КТЦ»

формулу средней скорости колес . В выражениях для V11, V12 и S замените скорость кузова V_а на скорость V_к. Тем самым предполагается, что в системе АБS отсутствует датчик скорости кузова ДКА и управление осуществляется по средней скорости колес V_к. Установите V1 = 20 км/ч и наклон характеристики генератора равный 10.

2. Запустите процесс моделирования. Появятся следующие осциллограммы (рис.20).

3. Занесите в отчет осциллограммы и вывод о характере изменения параметров V1 и S при работе системы АВS, имеющей информацию только с колесных датчиков.

4. Скопируйте модель системы АВS. Преобразуйте выражение средней скорости колес к виду .

Рисунок 20 Работа системы АБS при наличии информации только с колесных датчиков

5. Запустите процесс моделирования и снимите осциллограммы (рис.21). Занесите в отчет осциллограммы и вывод о характере изменения параметров V1 и S.

Рисунок 21 Работа системы АБS при наличии информации только с трех колесных датчиков не блокируемых

Вопросы

1. Назначение системы АВS.

2. Причина блокировки колес при торможении.

3. Устройство 4-х контурной гидравлической тормозной системы.

4. Зависимость силы торможения от коэффициента скольжения.

5. Оптимальный диапазон коэффициента скольжения при максимуме силы торможения.

6. Устройство трехканальной трехпозиционной электроклапанной системы АВS.

7. Режимы работы системы АВS.

8. Устройство и принцип работы ЭБУ-Т.

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 3 Исследование работы системы автоматической антиблокировки колес (АВS)

студента гр.__________________

__________________________________

__________________________________

__________________________________

«___»_____________20___г.

Результаты экспериментов

Эксперимент 1. Исследование влияния различных факторов на частоту притормаживания блокируемых колес автомобиля.

1. Схема исследования.

2. Осциллограммы.

3. Вывод по результатам эксперимента о характере изменения параметров V1 и S.

Эксперимент 2. Исследования влияния начальной скорости блокируемого колеса на характер изменение коэффициента скольжения и изменения скорости этого колеса

1. Схема исследования.

2. Осциллограммы.

3. Вывод по результатам эксперимента о характере изменения параметров V1 и S.

Эксперимент 3. Исследование влияния управления блокируемым колесом по информации колесных датчиков на величину коэффициента скольжения блокируемого колеса и его скорость.

1. Осциллограммы.

2. Вывод по результатам эксперимента.

Преподаватель:

______________________________

«_____»___________________20____г.

31