· Title: Microsoft PowerPoint - abs.ppt Author: barbara@CASSIOPEA Created Date: 1/9/2003 5:36:08...
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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
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
xµ
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� 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
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
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 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� ABS
� ingresso: decelerazione periferica della ruota
� uscita: derivata temporale pressione impianto frenante
� ritardo puro: somma dei tempi morti di elaborazione
RaR ω&=
p&
0τ
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 =