毕业论文(设计)开题报告

三明学院2013届本科生毕业论文（设计）开题报告
题   目 汽车ABS防抱死系统设计
院   别 专业（方向） 年级 学生 学号 指导教师 职称/学位
机电工程学院 机械设计制造及其自动化    吴龙  副教授/博士
一、选题的背景与意义，与本课题相关的国内外研究状况
选题的背景与意义：
    在汽车防抱死制动系统出现之前，汽车所用的都是开环制动系统。其特点是制动器制动力矩的大小仅与驾驶员的操纵力、制动力的分配调节以及制动器的尺寸和型式有关。由于没有车轮运动状态的反馈信号，无法测知制动过程中车轮的速度和抱死情况，汽车就不可能据此调节轮缸或气室制动压力的大小。因此在紧急制动时，不可避免地出现车轮在地面上抱死拖滑的现象。当车轮抱死时，地面的侧向附着性能很差，所能提供的侧向附着力很小，汽车在受到任何微小外力的作用下就会出现方向失稳问题，极易发生交通事故。在潮湿路面或冰雪路面上制动时，这种方向失稳的现象会更加严重。汽车防抱死制动系统（Anti-lock Braking System简称ABS）的出现从根本上解决了汽车在制动过程中的车轮抱死问题。
    计算机仿真技术是研究汽车动力学性能的重要方法和手段之一。为了能够准确的了解制动防抱死系统的性能，常常使用计算机仿真技术来进行研究，本设计采用Matlab/Simulink模拟汽车在直线制动的运动状态，对ABS系统的控制规律进行计算机仿真。它与常规的试验分析相比，具有分析速度快、精度高、周期短等特点，节省大量的人力物力。ABS防抱死制动系统模型的建立，是计算机与生产实际相融合的产物。模型的建立，可以代替危险性试验，提高安全性和经济性，同时可以方便快捷的得到试验所得到的结果，缩短研究所消耗的时间。另外，计算机实验可以大量进行，可以对控制器的控制方法进行大量的研究，以此完善设计开发中的产品性能，为ABS系统的研制与开发提供一条有效的方法。
国内发展状况：
近年来，ABS技术在我国也正在推广和应用，1999年我国制定的国家强制性标准GB12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》中已把装用ABS作为强制性法规。此后一汽大众、二汽富康、上海大众、重庆长安、上海通用等均开始采用ABS技术，但这些ABS装置我国均没有自主的知识产权。  国内研究ABS主要有东风汽车公司、交通部重庆公路研究所、济南捷特汽车电子研究所、清华大学、西安交通大学、吉林大学、华南理工大学、合肥工业大学等单位，虽然起步较晚，也取得了一些成果。在气压ABS方面，国内企业包括东风电子科技股份有限公司、重庆聚能、广东科密等都已形成了一定的生产规模。液压ABS由于技术难度大，国外技术封锁严密，国内企业暂时不能独立生产，但在液压ABS方面也在做自主研发，力图突破国外跨国公司的技术壁垒，已经取得了一些新的进展和突破。如清华大学和浙江亚太等承担的汽车液压防抱死制动系统（ABS）“九五”国家科技攻关课题，在ABS控制理论与方法、电子控制单元、液压控制单元、开发装置和匹配方法等关键技术方面均取得了重大成果。采用的耗散功率理论，避免了传统的逻辑门限值研究方法的局限性，取得了理论上的突破，研发ABS成功且进入产业化、批量生产阶段。其试样在南京IVECO轻型客车上匹配使用全面达到了国家标准GB12676-1999和欧洲法规EECR13的要求。这对振兴我国汽车工业与汽车零部件业具有划时代意义，标志着我国汽车液压ABS国产化已迈出坚实的一步。同时合肥工业大学也研制出国内具有自主知识产权的液压制动电子防抱系统，率先在HF6700轻型汽车上匹配使用获得成功。国内液压ABS技术含量与国外虽有一定的差距，但在政府的大力支持和国内丰富的人力资源配合下，相信国内可以在较短的时间内在ABS技术某些领域赶超国际水平。
国外发展状况：
国外ABS系统的发展可以迫溯到本世纪20 年代。当汽车工业诞生初期,就已出现ABS的雏形,1928 年出现了飞轮式机械控制的防抱死系统,并在英国获得了专利。二次大战后,又开发了飞机用ABS 装置,后来成为飞机的标准装置,但因当时机械和电子技术水平有限,ABS的性能和水平远未达到实用程度。到60 年代,车辆速度不断提高,各国汽车拥有量大幅度增加,交通事故发生频率也明显增，从而促使人们开始考虑一种新型制动装置,因此ABS的发展就提到议事日程。1969年,德国特维斯公司开发了第一代电子控制ABS防抱死装置,并首次在国际汽车展览会上亮相,引起了很大轰动。同时,本迪克斯和波许等世界几个主要汽车公司相继开发出自己的ABS系统,并开始批量生产和装车。此时由于ABS的成本偏高,这成为推广应用的障碍,仅限于装用在高档豪华轿车上,如美国福特、日本皇冠、德国奔驰等。到70年代末期,人们才接受将ABS系统作为高档轿车的标准装置。在此期间,人们对ABS的性能和结构做了大量研究工作,积累了丰富的经验。80年代,由于电子技术的飞速发展,控制和传感技术的突破,以及ABS的工业化生产,导致成本大幅度降低。从资料获悉,从1983 年起,用户对ABS的兴趣明显增加，世界一些主要汽车制造厂纷纷提出装用ABS ,至此这一新生事物终于得到普遍认可。到1987年,世界上装用ABS的车辆已达2.5%,同年,在巴依尔、奔驰等公司生产的轿车上,ABS的装用率已达50%。1990年,世界ABS年产量超过100万台所以,ABS 系统的发展,历经了30多年后.终于在汽车工业中占有了一席之地。  当前世界汽车工业竞争异常激烈ABS 技术的研究也在不断推陈出新其主要技术热点集中在以下几方面: 
1.开发以高性能微处理芯片为核心,大规模集成电路为基础及全数字控制电路的控制器; 
2.系统的自我诊断和故障的对应措施; 
3.改进传感器的感知方式,更全面地反应汽车行驶的状态;
4.改进现有制动器结构,使ABS的优越性更能充分发挥。

二、研究的主要内容和预期目标
研究的主要内容：
ABS防抱死制动系统模型的建立，是计算机与生产实际相融合的产物。模型的建立，可以代替危险性试验，提高安全性和经济性，同时可以方便快捷的得到试验所得到的结果，以此完善设计开发中的产品性能，为ABS系统的研制与开发提供一条有效的方法。 
本设计简单介绍了制动系统的工作原理，通过建立普通制动系统和ABS防抱死系统的数学模型，提出了基于路面附着系数的ABS控制算法，并根据数学模型，利用Matlab/Simulink软件建立普通制动系统和ABS防抱死制动系统的仿真模块，分析普通制动系统和装有防抱死制动系统(ABS)车辆制动过程中各参数的动态变化规律。通过对比仿真结果可知ABS防抱死制动系统不仅能够达到防止车轮在制动过程时抱死的目的，还能准确控制车轮的运动状态，因此证明本次设计对ABS制动过程的仿真分析是有效的。   

预期目标：
（1）运用所学的专业知识，设计完整的ABS系统故障状况表。以福特福克斯2012款两厢1.6L手动舒适型的ABS 系统为例，设计ABS系统各个传感器的故障来认识汽车在故障下的状态，以此来寻求解决的方案。 
（2）以福特福克斯2012款两厢1.6L手动舒适型轿车为例，设计ABS系统的电路线路故障，多方位实验解决故障。
（3）设计一美观、实用、方便、人性化的ABS检测控制面板  在设计中要解决以上问题必须虚心学习，刻苦钻研，多接触一些新事物，从中吸取经验和其中的新技术。

三、主要研究方法
根据所学的专业知识，借助网络和相关的资料从ABS及其电控原理入手，深入分析ABS现状及发展趋势。通过对单个车轮的受力分析确定了影响车轮附着系数的主要因素；通过比较电磁感应式轮速传感器和霍尔效应传感器的性能优缺点，采用并设计了霍尔效应式轮速传感器；通过对控制结构的分析设计实时控制系统，包括信号输入电路、控制输出电路、驱动电路等硬件部分；经比较各种控制方案，确定了“逻辑门限制法”作为控制方案，并选用加速度和滑移率的组合作为控制参数。采用事件门限来计算车轮的转速以及运动仿真。
四、研究进度安排
第一阶段：研读毕业设计指导书，确定毕业论文大致方向
第二阶段：查阅资料，确定论文正式题目，准备开题
第三阶段：完成开题报告，准备开题答辩
第三阶段：开题报告，答辩 
第五阶段：准备资料、调研、构建论文框架
第六阶段：撰写论文，完成论文初稿 
第七阶段：修正论文，论文基本完成，准备预答辩，部分预答辩
五、主要参考文献（不少于15篇）
[1]  程军.汽车防抱死制动系统的理论与实践.北京:北京理工大学出版社,1999
[2]  张志涌.精通MATLAB6.5版.北京:北京航空航天大学出版社,2003.360-429
[3]  马明星等.车辆防抱死制动系统控制算法的理论分析与试验研究[J].农业机 械学报，2002,（4）:29-31 
[4]  齐小杰.制动系统.北京:化学工业出版,2005.5 
[5]  马明星.基于MATLAB的车辆制动过程仿真研究.现代设计技术出版社，2004， 21(3) 
[6]  马明星等.车辆ABS控制算法的理论分析与试验研究.农业机械学报,2002.3
[7]  薛定宇，陈阳泉.基于Matlab/Simulink的系统仿真技术与应用.北京:清华 大学出版社，2002  
[8]  马明星等.车辆防抱死制动系统控制算法的理论分析与试验研究[J].农业机 械学 
[9]  马明星,毛务本,朱伟兴,等.防抱死制动系统转鼓试验台架的研制.江苏理工 大学学报,2001 
[10] 刘惟信.汽车制动理论与设计.上海:上海交通大学出版社,2006
[11] 齐小杰.制动系统.北京:化学工业出版,2005.5 
[12] 宋传学,周云山.防抱制动系统控制算法的仿真研究[J].汽车工 程,1998,(1):24-30
[13] 周云山,于秀敏.汽车电控系统理论与设计.北京:北京理工大学出版社,1999
[14] 陈怀琛.Matlab应用指南.西安:西安电子科技大学出版社,2000.6074
[15] C.Z. Xiang, Q.S. Xia and L. He, Calculation and Study of ABS Controlling  Quantity,Vehicle Technology, 2001：10-13 
[16] Rudolf Limpert. Brake Design and Safety (Second Edition). Warrendale, PA,  USA: SAE, Inc.,1999