汽车摩擦制动与电磁制动的系统集成和协调控制

Aiming at the phenomena of the driving stability loss of vehicle under the combined action of friction brake and electromagnetic brake，the modes change，coordinated control and system integration of electromagnetic brake and friction brake of vehicle are abstracted as scientific questions. A car is taken for object of study，system integration method of electromagnetic brake and friction brake of vehicle is explored，the dynamic model of vehicle under the combined action of friction brake and electromagnetic brake is established，based on the theory of hybrid system, mode-change of hybrid brake is analyzed，a mode-change model of friction brake and electromagnetic brake is established，the mechanism of the driving stability loss of vehicle under the combined action of friction brake and electromagnetic brake is studied，the stability criteria and control rules of mode-change of friction brake and electromagnetic brake are studied，the mechanism and method of coordinated control of electromagnetic brake and friction brake of vehicle are explored. The study is useful to improve the braking stability and energy utilization of vehicle ，and to develop integration system of electromagnetic brake and friction brake of vehicle.

本项目针对摩擦制动与电磁制动联合作用时汽车可能出现的行驶稳定性突变失稳现象，抽象为汽车摩擦制动与电磁制动的系统集成和系统综合控制及制动模式切换协调控制的科学问题，以轿车为研究对象探讨汽车摩擦制动与电磁制动的系统集成方法，建立摩擦制动与电磁制动联合作用时的车辆动力学模型，基于混杂动态系统理论描述汽车不同制动模式切换，建立摩擦制动与电磁制动联合作用制动模式切换控制的数学模型，研究摩擦制动与电磁制动联合作用时汽车行驶稳定性突变失稳的机理，研究摩擦制动与电磁制动的不同组合工作模式切换过程中的控制策略以及稳定性判据，探讨汽车摩擦制动与电磁制动集成系统协调控制机理与方法。项目研究对提高汽车制动稳定性和能量利用率、推进汽车摩擦制动与电磁制动系统集成产业化具有重要学术意义与工程应用价值。

针对摩擦制动与电磁制动联合作用时汽车可能出现的行驶稳定性突变失稳现象，以普通轿车为研究对象，设计电磁制动与摩擦制动系统集成化样机，建立包括摩擦制动、电磁制动、悬架、轮胎和转向系统等在内的轿车制动动力学模型, 研究影响摩擦制动与电磁制动联合作用时电磁制动与摩擦制动集成系统的结构参数和控制参数的耦合问题。基于混杂动态系统理论描述汽车不同制动模式切换，研究摩擦制动与电磁制动联合作用时汽车行驶稳定性突变失稳的机理，研究摩擦制动与电磁制动的不同组合工作模式切换过程中的控制策略以及稳定性判据，探讨既满足制动效能最佳又保证制动性能安全的汽车摩擦制动与电磁制动装置联合作用协调控制机理与方法。. 通过项目研究，课题组研制出2种轿车电磁制动与摩擦制动集成系统原理样机，搭建了硬件在环模拟试验系统，开展电磁制动与摩擦制动集成系统试验研究。研究摩擦制动与电磁制动联合作用时轿车行驶稳定性突变失稳的机理及其临界条件；设计了摩擦制动与电磁制动的组合工作模式切换过程中的控制策略，建立电磁与摩擦集成制动系统的混杂petri网模型，利用共同Lyapunov函数法分析了集成制动系统在制动模式切换过程中的稳定性；确定了相应的稳定性判据。提出了汽车摩擦制动与电磁制动联合作用协调控制方法。根据项目研究成果设计制造了电磁制动与摩擦制动集成系统已经成功地安装在样车上，正在进行实车试验测试。. 项目研究对提高汽车制动稳定性和能量利用率、推进汽车摩擦制动与电磁制动系统集成产业化具有重要学术意义与工程应用价值。