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基于Simulink的某起重机制动模型仿真分析
- 发布时间:2020-10-23 14:26
- 来源:《建设机械技术与管理》杂志
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【概要描述】EBS系统通过电子元件来控制制动力大小,均匀分配各轴制动力,提高整机的制动安全性。本文利用Simulink搭建仿真模型,对比具有EBS系统和具备ABS系统的起重机制动特性并进行分析,发现EBS系统制动性能优于ABS系统。
基于Simulink的某起重机制动模型仿真分析
【概要描述】EBS系统通过电子元件来控制制动力大小,均匀分配各轴制动力,提高整机的制动安全性。本文利用Simulink搭建仿真模型,对比具有EBS系统和具备ABS系统的起重机制动特性并进行分析,发现EBS系统制动性能优于ABS系统。
- 分类:工程技术
- 作者:
- 来源:《建设机械技术与管理》杂志
- 发布时间:2020-10-23 14:26
- 访问量:
李金玺 王云龙 曹希存
(徐工集团工程机械股份有限公司,江苏徐州 221004)
摘 要:EBS系统通过电子元件来控制制动力大小,均匀分配各轴制动力,提高整机的制动安全性。本文利用Simulink搭建仿真模型,对比具有EBS系统和具备ABS系统的起重机制动特性并进行分析,发现EBS系统制动性能优于ABS系统。
关键词:起重机;制动仿真;EBS;ABS
中图分类号:TH213.6 文献标识码:B
0 引言
随着国家的发展,基建数量以及规模都呈几何倍增长,工程机械的销量亦呈逐年上升趋势。作为工程机械的一个重要分支,轮式起重机在地铁、桥梁、高速等基建行业中占据重要地位。其工作环境较为恶劣,行驶路况无法预料,制动性能尤为重要。GB 7258-2017 《机动车运行安全技术条件》中规定[1]:专项作业车应安装符合GB/T 13594 规定的防抱死制动装置(简称ABS)。随着制动技术的进一步发展,现在重卡及客车已开始加装电子稳定性控制系统[2] (简称EBS),对轮式起重机制动系统的升级提出了新的要求。
1 理论模型
1.1 轮胎数学模型
魔术公式是最常用的汽车轮胎模型[3],该模型中纵向附着系数与滑移率之间的关系如下:
μ(S)=f +Dsin{Carctan[ BS-E (BS - arctan ( BS ))]} (1)
式中: μ为纵向附着系数, f 为轮胎的静摩擦系数,B 为刚度因子,C 为曲线形状因子,D 为峰值因子,E 为曲线曲率因子,S 为滑移率。
1.2 制动系统模型
制动系统分为传动装置和制动器。起重机传动装置主要指气路系统,通常主要考虑制动力调节器的制动压力与电磁阀电流变化的关系。由于气路系统存在迟滞性,将制动系统中的传动机构简化为一个电磁阀和一个积分环节。传递函数表示为:
(2)
制动器的建模主要考虑到制动气压的变化对制动器力矩改变的影响。假设制动器为理想元件,忽略滞后性带来的影响。因此,制动器制动力矩方程为:
Tb = Kf× P (3)
式中:Tb 为制动器制动力矩,K 为制动器制动系数,P 为制动气路压力。
1.3 滑移率模型
带有EBS和ABS系统的车辆在制动过程中都是边滚边滑,所谓滑移率指车辆在制动过程中车轮滑动所占比率[4],其数学模型如下:
(4)
式中:υ为车速,ω为车轮滚动角速度,R 为车轮半径。
2 制动仿真分析
起重机自重大、结构形式复杂,均为多轴底盘,本文以某起重机作为目标车型,该车型主要技术参数如下:
2.1 制动仿真模型
利用Simulink搭建起重机的制动仿真模型,如图1、2所示
图1 ABS仿真模型图
图2 EBS仿真模型图
2.2 仿真结果分析
以本文中所示起重机为仿真模型,30km/h的初始速度分别模拟装有EBS系统、ABS系统的车型紧急制动。在相同的外界条件下,将仿真得到的实验数据进行对比,结果如图3、4、5所示:
图3 车速变化曲线图
图4 轮速变化曲线图
图5 滑移率变化曲线图
由图3、4可知,装有ABS系统的起重机从开始制动到停止,制动时间为2.43S,制动距离9.81m;装有EBS系统的起重机从开始制动到停止,制动时间为2.01S,制动距离8.37m,相比于装有ABS系统的车辆制动距离减小1.44m。由图5可知,装有ABS系统的起重机制动滑移率维持在0.26左右,装有EBS系统的起重机制动滑移率维持在0.22,EBS系统滑移率控制效果优于ABS系统。
3 结语
本文利用Simulink仿真模拟某起重机的制动系统模型,并进行制动仿真测试。有仿真结果可知,装有EBS系统相比于装有ABS系统的的起重机,制动时间与制动距离均有所减小,且装有EBS系统起重机的制动滑移率优于有ABS系统的起重机。
参考文献
[1] GB7258-2017 机动车运行安全技术条件[S].
[2] 宋元磊, 谢孔旭. EBS在重型卡车上的应用[J]. 重型汽车, 2015(5):29-31.
[3] Pacejka H B, Sharp R S. Shear Force Development by Pneumatic Tyres in Steady State Conditions: A Review of Modeling Aspects. Vehicle System Dynamics, 1991,20(3-4):121-176.
[4] 赵建国. 多轴车辆制动性能仿真分析[D]. 吉林大学, 2009.
(责任编辑:休鱼)
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