· Title: Microsoft PowerPoint - abs.ppt Author: barbara@CASSIOPEA Created Date: 1/9/2003 5:36:08...

31
!" #

Transcript of  · Title: Microsoft PowerPoint - abs.ppt Author: barbara@CASSIOPEA Created Date: 1/9/2003 5:36:08...

ABSAntilock Braking System

Anni 20 Primo brevetto di sistema di antibloccaggio delle ruote

1978 Prime vetture equipaggiate con ABS (Bosch)

2002 ABS obbligatorio sulle auto di nuova immatricolazione

VDC ASRABS

Bloccaggio delle ruote

� Impossibilità di sterzare il veicolo (evitare un ostacolo, …)

FPS

FPD

FAS

FAD

vAS

vAD

vPS

vPD

v

εεεεx

Bloccaggio delle ruote� Aumento dello spazio di arresto nella

maggioranza dei casi (forza di contatto non ottimale)

cemento asciutto

asfalto bagnato

neve non compattata

ghiaccio bagnato

µµµµxvR

FF

xz

xx

⋅−==ωεµ 1

Requisiti� Garantire la direzionalità (possibilità di sterzare) del

veicolo indipendentemente l’intensità della frenata e dalla velocità del veicolo

� Ritardare la formazione del momento di imbardata nelle condizioni di µ-split

Fx,PS

Fx,PD

Fx,AS

Fx,AD

vAsfaltoµµµµx = 1

Ghiaccioµµµµx = 0,1

Mz

Requisiti

� Ottimizzare l’efficienza della frenata, prediligendo però la possibilità di sterzare il veicolo rispetto alla riduzione dello spazio di arresto

� Adattarsi rapidamente alle variazioni di aderenza (ad es. asfalto asciutto con tratti ghiacciati)

� Garantire la direzionalità e una decelerazione ottimale del veicolo nel caso di superfici sconnesse

� Garantire la direzionalità e la stabilità del veicolo nel caso di frenata in curva (velocità sufficientemente inferiori a quella limite)

Requisiti

� Riconoscere e rispondere al fenomeno dell’aquaplaning

� Adattarsi all’isteresi del freno e all’influenza dell’inerzia del motore (dipendente dal rapporto di marcia)

� Evitare che il veicolo beccheggi o altri fenomeni di risonanza

� Disattivarsi in caso di malfunzionamento

Circuito di controllo ABS

Singola ruota

Pompa tandem

Elettrovalvola

Sensore velocità ruota

Freno

Sensore velocità periferica ruota

Modulatore della pressione

Varianti ABS� Ruote posteriori: principio select low� Ruote anteriori: controllo indipendente

Dinamica ruota frenataModello ¼ di veicolo

mgFFMRFJ

Fxm xzxx

brx

x µµϕ

==

−=

−=&&

&&

Eq.i di moto (2 g.d.l.)

xxx &&&,,

ϕϕϕ &&&,,

xF

zF

brM m

JR

Dinamica ruota frenataUlteriori semplificazioni

≥=≤⋅=

ottxxxx

ottxxxx k

,max,

,

εεµµεεεµ thMbr ⋅=

brM

t

h

Coppia frenanteForza di contatto

ottx,εxε

max,xµ

zona instabile

zonastabile

k

Dinamica ruota frenata

( )

2

2 1)(

RgmkvJT

eRgmk

vhta TtR

⋅⋅⋅⋅

=

−⋅⋅⋅

⋅−≈ −

tJRh

JRmgta xR

⋅−

⋅⋅=

2

max,)( µ

Zona stabile

Zona instabile

brM

RFx

t

RaR ⋅= ω&

T ω&J−h

Dinamica ruota frenata

xxx &&&,,

ϕϕϕ &&&,,

xF

zF

brM m

JR

Pacejka

Dinamica ruota frenata

Dinamica ruota frenata� Influenza del rapporto di marcia (ruote motrici)

( ) ruotadimotore JUUJJ +≈ 2

Jmotore

Jruota

r

mdiUU ω

ω=

84.003.143.112.250.3

=

=

=

=

=

V

IV

III

II

I

UUUUU

J

UdUi

Dinamica ruota frenata� Influenza del rapporto di marcia

J

Scelta variabili controllate� Scorrimento

µµµµx

εεεεx

• Come misurare la velocità del veicolo?Algoritmo stimatore della velocità del veicolo

• Quale scorrimento ottimale?Algoritmo identificatore della superficie stradale

Esempio di controllore basato sullo scorrimentoµx

εxε2 ε3ε1

↑↑↑↑↑↑↑↑ ↑↑↑↑ ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓

==↑↑↑↑ ↑↑↑↑ Aumento rapido pressione

↑↑↑↑ Aumento pressione

== Pressione costante

↓↓↓↓ Riduzione pressione

↓↓↓↓ ↓↓↓↓ Riduzione rapida pressione

Stimatore velocità del veicolo

Identificatore sup. stradale Algoritmo di

controllo Veicolop vR

εx

Scelta variabili controllate� Decelerazione periferica della ruota

-amax

Scelta variabili controllate� Decelerazione periferica della ruota

Incremento di pressione (h) elevatoRuota con basso momento di inerzia (J) Incremento di pressione (h) basso

Ruota con elevato momento di inerzia (J)

( )TtR eRgmk

vhta −−⋅⋅⋅

⋅−≈ 1)( 2

tJRh

JRmgta xR

⋅−

⋅⋅=

2

max,)( µ

Zona stabile

Zona instabile

Logica di controllo Bosch

� Variabili controllate

� Decelerazione/Accelerazione periferica della ruota

� Scorrimento (stimato)

� Algoritmo

� Alta aderenza

� Bassa aderenza

� µ-split

Logica di controllo BoschCiclo di controllo in caso di elevata aderenza

Logica di controllo BoschAutoadattività (cicli successivi al primo)

Logica di controllo BoschCiclo di controllo in caso di bassa aderenza

Logica di controllo Boschµ-split: algoritmo di ritardo della coppia di imbardata

Fx,PS Fx,PD

Fx,ASFx,AD

v

µµµµx = 1 µµµµx = 0,1

Mz

Logica di controllo BoschParametri del controllore� soglie di decelerazione/accelerazione periferica

� -a� +a� +A

� parametri per il calcolo della velocità di riferimento� -aref gradiente fisso di estrapolazione (?)

� parametri per il calcolo segnale λ1

� εx1 soglia di scorrimento (?)� parametri Fase 4

� T41 durata massima mantenimento pressione� T42 durata breve riduzione pressione

� parametri Fase 7� Ts durata degli aumenti a gradino della pressione� Dc rapporto aumento / mantenimento del gradino

vvv xxx &&& ,,

xF

)(0 xFFF zzz &&∆+=

brM m

Modello Simulink� Modello ¼ di veicolo con trasferimento di carico

� Modello ad anello rigido

4 g. d. l.xv (= xm), xc, ϕc, ϕm

4 g. d. l.xv (= xm), xc, ϕc, ϕm

Modello Simulink� Formula di Pacejka con rilassamento

( )( )[ ]{ }

( )xxcxcx

xxxxxxxxxx

FxFxF

BBEBCDF

εσ

εεε

0

0 arctanarctansin

&&& =+

⋅−⋅−⋅=

Modello Simulink� Algoritmo di controllo (logica Bosch)

Modello Simulink� ABS

� ingresso: decelerazione periferica della ruota

� uscita: derivata temporale pressione impianto frenante

� ritardo puro: somma dei tempi morti di elaborazione

RaR ω&=

p&

1s

p

Switch

SistemaVeicolo - Pneumatico

Ritardopuro

+pir0

Incremento dipressioneiniziale

(Guidatore)

1

T1^2.s +T2.s+12

Impiantofrenante

kbr

Freno

Comandoiniziofrenata

aR

dp/dt

ABS on

Centralina ABS

Modello Simulink� Impianto frenante

� sistema del 2°ordine

� Freno� relazione lineare coppia-pressione

1s

p

Switch

SistemaVeicolo - Pneumatico

Ritardopuro

+pir0

Incremento dipressioneiniziale

(Guidatore)

1

T1^2.s +T2.s+12

Impiantofrenante

kbr

Freno

Comandoiniziofrenata

aR

dp/dt

ABS on

Centralina ABS

ABSbrbrbr pppp =++ &&& 221 ττ

brbrbr pkM =