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ABS虚拟仿真与汽车制动性能分析ABS作为一种重要的汽车安全技术，已经被广泛应用于车辆制动系统中，可以有效提升汽车的制动性能和稳定性。
而传统的汽车制动系统测试和优化，需要不断进行试验和测试，不仅时间和成本开销大，而且存在一定的风险。
因此，在这种情况下，基于虚拟仿真技术的汽车制动性能分析应运而生。
本文将对这方面的知识进行深入阐述。
一、ABS技术的优点与原理1.1 ABS技术的优点ABS全称Anti-lock Braking System，即防抱死制动系统，主要通过在制动时对车轮的转速进行监测，避免车轮因过度制动而封锁，造成车辆在行驶中失控的情况。
其具有以下优点：（1）提升了制动系统的稳定性和安全性（2）减小了车辆制动时的制动距离，缩短了制动反应时间（3）提高了车辆的刹车舒适性和驾驶体验1.2 ABS技术的原理ABS技术主要通过三个组成部分实现其功能：传感器、控制器和执行器。
当车辆前轮或后轮出现制动抱死的情况时，传感器即时监控车轮的转速，当检测到某一车轮速度过低时，立刻通过控制器指令降低该车轮对应的制动量，以防止车轮抱死，从而保证车轮轮胎能够持续与路面摩擦，维持车辆稳定性。
二、基于虚拟仿真技术的汽车制动性能分析传统的汽车制动系统测试和优化，需要不断进行试验和测试，不仅时间和成本开销大，而且存在一定的风险。
这种方法无法快速、精确地评估和优化汽车的制动性能。
而使用虚拟仿真技术，可以通过数学模型和计算机模拟来实现系统测试和优化，具有以下优点：（1）可以快速、精准地评估和优化汽车的制动性能（2）可以极大地节省时间和成本，并且可以避免试验风险（3）可以提高测试的精度和可靠性虚拟仿真技术的实现过程主要分为几个步骤：（1）建立汽车制动系统的数学模型，包括制动器、制动管、制动泵等组件。
（2）使用计算机软件对数学模型进行仿真和分析，计算和分析制动灵敏度、制动抱死点、制动距离、制动稳定性、制动舒适度等性能指标，对汽车制动系统部件进行优化设计。
汽车ABS的控制算法与仿真研究的开题报告一、题目汽车ABS的控制算法与仿真研究二、研究背景和意义随着汽车工业的不断发展，人们对汽车安全性能的要求也越来越高。
在汽车行驶中，制动系统是非常重要的安全设施，它可以帮助驾驶员在紧急情况下及时减速或停车，从而避免交通事故的发生。
而ABS系统作为制动系统的重要组成部分，其控制算法的优劣直接影响着汽车行驶的安全性能。
因此，ABS系统的控制算法和仿真研究具有重要的研究意义和实际应用价值。
三、研究内容和目标本文的研究内容主要包括以下几个方面：1. 分析ABS系统的结构和工作原理，总结其控制算法的特点和优缺点。
2. 基于MATLAB/Simulink软件，建立汽车ABS系统的仿真模型，验证不同控制算法的性能表现。
3. 进一步改进ABS系统的控制算法，提高其效率和稳定性。
本文的研究目标如下：1. 深入了解ABS系统的控制算法，掌握其工作原理和特点。
2. 建立基于MATLAB/Simulink软件的ABS仿真模型，通过仿真评估不同控制算法的性能表现和优缺点。
3. 提出改进ABS控制算法的方法和方案，从而提高制动效率和驾驶稳定性。
四、研究方法和步骤针对本研究的目标和内容，本文主要采用以下研究方法和步骤：1. 文献综述：首先对ABS系统的结构、工作原理和控制算法等方面进行深入研究和总结，了解相关国内外研究现状和存在的问题。
2. 建立ABS仿真模型：基于MATLAB/Simulink软件，建立完整的汽车ABS仿真模型，模拟不同工况下的制动过程。
在模型中引入合适的干扰项，以验证仿真模型的可靠性和精度。
3. 仿真分析和评估：通过仿真实验，对比不同的ABS控制算法，分析其性能表现和优缺点。
重点考察制动效率和驾驶稳定性等方面的指标。
4. 改进控制算法：结合仿真结果，提出改进ABS控制算法的方法和方案，重点优化制动效率和驾驶稳定性。
5. 结论和展望：总结研究成果，提出结论和建议，指出这项研究的不足和未来方向。
汽车应用中磁阻传感器系统的建模和仿真newmaker摘要：传感器起着获取车辆数据及与周围环境交互的作用。
与使用霍尔效应的方案相比，AMR传感器有许多优势，例如抖动更小和灵敏度更高，而这两种优点都会同等程度地提高测量精度或降低系统整体成本。
由于所有部件都会影响系统响应的方式，所以对整个系统的仿真相当重要。
本文以一种新型速度传感器为例介绍了整个系统的建模和仿真。
电子技术，尤其是传感器技术，作为获得汽车数据并与汽车周围环境相互作用的一种手段，对汽车的发展起到了决定性的作用。
而磁阻效应就支持汽车中各种传感器应用。
从三十年前首次在薄膜技术中使用开始，磁阻传感器在新的磁场测量应用领域中一直发挥着重要作用。
由传感器控制的系统作为汽车的一个重要组成部分，主要用于机械变量的无接触检测。
此类传感器通常要么采用霍尔元件实现，要么基于各向异性磁阻(AMR)效应实现。
AMR效应是凯尔文爵士在1857年发现的，事实证明该效应特别适合用来检测磁场。
与使用霍尔效应的方案相比，AMR传感器有许多优势，例如抖动更小和灵敏度更高，而这两种优点都会同等程度地提高测量精度或降低系统整体成本。
汽车内的磁阻传感器的作用是确定角度和速度，其中磁场体现了一个机械系统的运动和位置情况。
防滑系统以及引擎和传动控制都需要此类数据。
由于所有部件都会影响系统响应的方式，所以对整个系统的仿真相当重要，特别是在规划和理解系统要求的阶段。
下面以一种新型速度传感器为例介绍整个系统的建模和仿真。
信号检测现代传感器系统基本上由两个部件组成，即一个基本传感器和一块信号处理ASIC(图1)。
AMR效应通常出现在坡莫合金等含铁材料中。
坡莫合金是81%镍和19%铁的合金，从20世纪初开始就一直被用作传感材料。
图2是电流流过一块坡莫合金薄膜时的情形。
在给坡莫合金外加磁场时，其阻抗变化正比于角度α 正弦值的平方。
像坡莫合金这样的铁磁体材料都有磁化强度指标，它是材料中每一点上定义的一个向量值。
本科学生毕业论文（设计）题目(中 文): 汽车磁电式ABS 轮速传感器的设计及仿真 (英 文): Design and Simulation of car magnetic ABSwheel speed sensor姓 名学 号 院 （系） 电子工程系 专业、年级 电子信息工程 级指导教师湖南科技学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
本科毕业论文（设计）作者签名：二Ｏ一年月日毕业论文（设计）任务书课题名称：汽车磁电式ABS轮速传感器的设计及仿真学生姓名：系别：电子工程系专业：电子信息工程指导教师：注：本任务书一式三份，由指导教师填写，经教研室审批后一份下达给学生，一份交指导教师，一份留系里存档。
湖南科技学院毕业论文（设计）中期检查表注：此表用于指导教师在学生毕业论文（设计）初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用，由指导教师填写。
湖南科技学院毕业设计（论文）指导过程记录表说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90—100分记为优秀，80—89分记为良好，70—79分记为中等，60—69分记为及格，60分以下记为不及格。
秀，80—89分记为良好，70—79分记为中等，60—69分记为及格，60分以下记为不及格。
湖南科技学院本科毕业论文（设计）答辩记录表目录绪论 (1)1 用PROTEL的绘制电路图的方法 (6)1.1 PROTEL的介绍 (6)1.2 protel的安装 (7)1.3 protel的使用 (7)1.3.1新建设计数据库文件 (7)1.3.2打开和管理设计数据库 (7)1.3.3观看多个设计文档 (7)1.3.4 多图纸设计 (8)1.3.5原理图连线设计 (9)1.3.6检查原理图电性能可靠性 (9)2 ABS防抱死系统工作原理 (10)2.1 ABS系统原理 (10)2.2 ABS系统基本结构 (10)2.2.1汽车ABS防抱死参数控制系统 (12)2.2.2控制通道 (12)2.3磁电式轮速传感器的工作原理 (15)3 四通道磁电式ABS轮速传感器的设计 (17)3.1 ABS轮速传感器信号处理分析 (17)3.2 信号处理电路的工作原理 (17)3.2.1 带隙基准电压源的设计 (18)3.2.2 差分电路的设计 (20)3.2.3 多级滤波电路的设计 (21)3.2.4 整形比较电路的设计 (22)4 仿真结果 (24)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)插图索引图1.1 原理图管理界面图 (7)图1.2 Photohead Parts list 设计窗口 (8)图1.3 原理图模块预览 (9)图2.1 ABS基本工作图 (10)图2.2 轮速传感器外形 (11)图2.3 凿式极轴轮速传感头与柱式极轴轮速传感头 (11)图2.4 四通道四传感器ABS (12)图2.5 三通道四传感器ABS (13)图2.6 双通道ABS (14)图2.7 单通道ABS (15)图3.1 ABS信号处理框图 (17)图3.2 带隙基准电压源是电路 (18)图3.3 温度扫描 (19)图3.4 限幅电路 (19)图3.5 非差分电路图3.6 差分电路 (20)图3.7 高通滤波器 (21)图3.8 迟滞电压比较器 (22)图4.1汽车正常行驶时处理电路波形图 (24)图4.2汽车慢速行驶时处理电路波形图 (24)图4.3气隙震动时处理电路波形图 (25)图4.4汽车行驶受干扰时处理电路波形图 (25)汽车磁电式ABS轮速传感器的设计及仿真摘要防抱死制动系统(ABS) 是现代汽车不可缺少的安全系统之一。
汽车ABS系统的建模与仿真基于Matlab/Simulink的汽车建模与仿真摘要本文所研究的是基于Matlab/Simulink的汽车防抱死刹车系统（ABS）的仿真方法，本方法是利用了Simulink所提供的模块建立了整车的动力学模型，轮胎模型，制动系统的模型和滑移率的计算模型，采用的控制方法是PID控制器，对建立的ABS的数学模型进行了仿真研究，得到了仿真的曲线，将仿真曲线与与没有安装ABS系统的制动效果进行对比。
根据建立的数学模型分析，得到ABS系统可靠，能达到预期的效果。
关键词ABS 仿真建模防抱死系统 PIDModeling and Simulation of ABS System of AutomobilesBased onMatlab/SimulinkAbstractA method for building a Simulator of ABS base on Matlab/Simulink is presented in this paper.The single wheel vehicle model was adopted as a research object in the paper. Mathematical models for an entire car, a bilinear tire model, a hydraulic brake model and a slip ratio calculation model were established in the Matlab/Simulink environment. The PID controller was designed. The established ABS mathematical model was simulated and researched and the simulation curves were obtained. The simulation results were compared with the results without ABS. The results show that established models were reliable and could achieve desirable brake control effects.Key wordsABS; control; modeling; simulation；Anti-lock Braking System;PID1.概述随着载重车辆动力性的不断提高，客观上也对车辆的制动性能与驱动性能提出了越来越高的要求。
摘要本文首先剖析了防抱死制动系统的控制原理，在此基础上详细介绍了ABS 的结构以及各部分的作用，并建立了仿真模型。
仿真模型充分考虑了车体的力学模型、轮胎力学模型、制动系统模型。
为达到仿真可行性与可信度的统一本文对模型均做了合理简化。
本文在总结前人工作的基础上，主要侧重于汽车 ABS 控制算法的理论研究。
文章首先介绍了目前常用的ABS 控制方法，包括逻辑门限值控制方法和于滑移率的控制方法，并分析了各自的优缺点。
由于 ABS是一个时变非线性系统，而滑模变结构控制对系统不确定性及外部干扰具有良好的自适应性，因此本文在建立 ABS 动力学系统模型 (包括车辆动力学模型、轮胎模型、液压系统模型和制动器模型)的基础上将滑模变结构控制引入ABS控制系统中，并针对滑模控制的缺点设计了一个带有扰动观测器的无抖振滑模控制器应用于ABS，通过使用扰动观测器对系统模型的不确定因素进行补偿，并设计了光滑的控制规律来消除滑模控制固有的抖振现象。
此外，针对防抱死制动系统研究中存在的最佳滑移率寻优及参考车速估算等关键问题，本文采用的自寻优控制算法可以实现在不需要路面辨识的情况下对车轮滑移率在线寻优，另外利用减速度信号，结合已有的车轮轮速对参考车速进行在线计算，使问题得到有效解决。
关键词:防抱死制动系统，滑模控制，扰动观测器，抖振，自寻优控制This paper analyzes the control principle of anti-lock braking system, on the basis of a detailed description of the tructure and the role of each part, and the simulation model. The simulation model takes into account the dynamic model of the vehicle, the tire mechanics model, the braking system model. In order to achieve the simulation feasibility and credibility of unity, the paper have done a reasonable simplified model.This paper summarizes the basis of previous work, mainly focused on automotive ABS control theory algorithmsThe study. The article first introduces the most commonly used ABS control method comprising logic threshold control partyLaw and based on the slip rate control method, and analyzed their advantages and disadvantages. Since the ABS is a time.Variable nonlinear system, variable structure control of the system uncertainties and external disturbances have good.Adaptability, this article in establishing ABS system dynamics model (including vehicle dynamics model,Tire model, the hydraulic brake system model and model) will be the basis to introduce variable structure control.ABS control system, and for the shortcomings in the design of the sliding mode control with a disturbance observer without shaking.Vibration sliding mode controller applied to ABS, by using the disturbance observer of uncertainty into the system pensate, and smooth control law is designed to eliminate sliding mode control inherent chattering. In addition,Optimize and reference speed for optimum slip ratio estimation lock braking system existed in the research and other key.Questions for optimizing control algorithm used in this paper can be achieved without the need for identification of the road.Wheel slip ratio line optimization, in addition to the use of the deceleration signal, combined with the existing wheel speed of the reference.Online calculation speed, so that the problem be effectively addressed.Keywords: anti-lock braking system, sliding mode control, the disturbance observer, chattering, self optimizing control.摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第1章绪论 (1)1.1 本课题的研究背景 (1)1.2 ABS发展历程概述 (3)1.2.1 ABS系统的概念 (3)1.2.2汽车ABS的研究现状 (3)1.2.3 ABS在国内外的发展情况 (4)1.3汽车ABS的重要性及制动状况分析 (5)1.4本文主要研究任务 (8)第2章汽车ABS系统的工作原理及过程 (9)2.1汽车ABS系统的结构及各部件的作用 (9)2.1.1车轮转速传感器 (10)2.1.2电子控制单元ECU (11)2.1.3制动压力调节器 (12)2.2 ABS主要控制方法 (12)2.3汽车ABS系统的工作原理 (12)2.3.1汽车ABS理论依据 (12)2.3.2汽车ABS的工作原理与工作过程 (14)2.4本章小结 (15)第三章汽车ABS系统的建模 (16)3.1车辆动力学模拟的概况 (16)3.1.1人工建模及编程计算方法 (16)3.1.2 图形建模计算方法 (16)3.1.3 计算机模拟 (17)3.2 汽车动力学模型研究概况 (17)3.2.1一般车辆模型 (17)3.2.2 四轮汽车模型 (17)3.3.3双轮车辆模型 (18)3.3.4单轮车辆模型 (18)3.3 车辆动力学模型 (19)3.3.1 轮胎模型 (21)3.3.2 制动系统模型 (27)3.4汽车防抱制动系统的MATLAB/SIMULINK模型 (30)3.4.1单轮车辆子系统 (31)3.4.2制动模型子系统 (31)3.4.3制动模型子系统 (32)3.5本章小结 (33)第四章 ABS控制算法研究和仿真试验 (34)4.1 ABS控制算法概述 (34)4.2 ABS系统逻辑门限值控制算法研究 (34)4.2.1逻辑门限值控制的墓本方法 (35)4.2.2控制量的选择 (35)4.2.3 典型的逻辑门限值控制过程 (35)4.3逻辑门限值控制方法几个关键问题的研究 (37)4.3.1制动稳定区域和不稳定区域的判定 (38)4.3.2参考车速的估计方法 (39)4.4 ABS系统仿真试验 (41)4.4.1 无ABS控制时的仿真实验 (43)4.4.2逻辑门限值方法仿真实验 (44)4.4.3仿真实验分析 (46)4.5小结 (47)第5章总结与展望 (48)5.1工作总结 (48)5.2 未来展望 (48)参考文献 (50)致谢 (52)第1章绪论1.1 本课题的研究背景在工业技术飞速发展的今天，人们的生活节奏逐渐加快，同时对汽车的行驶速度、舒适性、安全性都提出了更加严格的要求，通过进一步改善和提高汽车的性能来满足这种要求。
2010年第24期（总第159期）NO.24.2010（CumulativetyNO.159）摘要：文章分析了ABS系统的基本原理，对ABS齿圈和传感器的安装应用与参数匹配作了一定分析，在此基础上对ABS 传感器的具体工作原理作了详细的阐述。
关键词：ABS齿圈；传感器；ABS系统；匹配设计中图分类号：U463 文献标识码：A文章编号：1009-2374 （2010）24-0015-02环保、安全、经济是当今汽车工业发展的三大主流趋势。
在汽车普遍成为人们不可缺少的工作、生活工具的今天，汽车的安全性能优良与否不仅与车辆使用者的安全密切相关，也直接影响着其他交通工具使用者乃至行人的生命财产安全。
采用先进的汽车主动安全技术，可以帮助驾驶员避免、纠正一些错误的、甚至危险的操作，或者克服原车辆系统中物理特性所决定的某些性能上的缺陷和减少事故数量和事故造成的损失。
其中，提高、改善汽车的制动性能是提高车辆主动安全性能的最直接途径之一，而在这其中，汽车防抱死制动系统(ABS)的作用尤为突出。
随着ABS系统在汽车工业中的应用越来越广泛，如何正确使用该系统是汽车设计人员不可回避的问题。
而ABS系统的相关零部件在整车上的匹配设计对于整车厂的设计人员就显得日益重要，本文对ABS齿圈和传感器的匹配设计进行了总结，为整车厂的设计人员在齿圈和传感器设计时提供参考。
并对ABS轮速传感器的工作原理作了一定的研究。
1 ABS的基本原理ABS汽车防抱死制动系统是在传统制动系统的基础上，采用先进的电子控制技术，在汽车制动过程中，使其自动调节车轮制动力，防止车轮抱死以取得最佳的制动效能的一种机电一体化设备。
正常情况下，司机在紧急制动时通常会将制动踏板一踩到底，施加上全制动。
采用常规制动系统的车辆在全制动状态下，车轮通常会处于抱死状态，即车轮不再滚动，而是使其在路面上拖滑，这样会导致很多交通事故和危险状况的发生。
对于四轮车辆，如果前轮抱死，会使车辆失去转向控制能力；如果后轮抱死，会使车辆的制动稳定性变差，车辆会出现跑偏、侧滑、甩尾等危险驾驶情况。
本科毕业设计（论文）题目浅谈电磁感应式轮速传感器在汽车防抱死制动系统(ABS)中的应用与仿真方法学院机械工程学院学生姓名072512202陈新文072512221 徐炜072512211 钱之豪072512214 沈佳慧专业汽车服务工程（汽车试验与检测技术）年级大三班级汽检122导师叶飞职称讲师论文提交日期2015-06-17浅谈电磁感应式轮速传感器在汽车防抱死制动系统（ABS）中的应用与仿真方法摘要电磁感应式轮速传感器可以对汽车轮速信号进行测量，用于制动、发动机及变速箱等众多系统控制，是汽车最关键的部件之一。
为了对汽车制动防抱死系统（ABS）及早有效的开发验证，需要对电磁感应式轮速传感器进行仿真模拟。
文章针对最常用的电磁感应式电磁感应式轮速传感器进行测试与分析，通过设计信号调理电路，成功搭建了 ABS 硬件在环仿真平台，既简化了汽车开发阶段的验证与测试，又节省了开发成本。
关键词：电磁感应式电磁感应式轮速传感器 ABS 在环仿真On the Electromagnetic Induction Type Wheel Speed Sensors inAutomotive Anti-lock Braking System (ABS) Application andSimulationAbstractElectromagnetic induction type wheel speed sensors for automotive wheel speed signals are measured for a number of system control brake, engine and transmission, it is one of the most critical components of the car. To automobile anti-lock braking system (ABS) early and effective development of verification, the need for wheel speed sensor simulation. Articles for the most common wheel speed sensor electromagnetic induction test and analysis through design signal conditioning circuit, successfully built ABS HIL simulation platform, not only simplifies the validation and testing phase of vehicle development, but also saves the cost of development.Key Words:Electromagnetic induction type wheel speed sensor; ABS; In the simulation目录1. 前言 (1)2. 电磁感应式轮速传感器概述 (1)2.1电磁感应式轮速传感器的作用 (1)2.2 电磁感应式轮速传感器的安装位置 (1)2.3 电磁感应式轮速传感器的组成 (2)2.4 电磁感应式轮速传感器的原理 (2)2.5 ABS对轮速信号的识别原理 (3)3. 速传感器在ABS 硬件在环仿真平台的仿真方法 (4)3.1 概述 (4)3.2 电磁感应式轮速传感器仿真信号处理 (5)3.3 轮速信号采集方法与精度分析 (6)3.3.1 频率法 (6)3.3.2 图像法 (8)3.4 ABS 硬件在环仿真平台 (9)结语 (10)参考文献 (11)1. 前言：随着人们对汽车安全技术要求的提高，防抱死制动系统 ( ABS) 的存在尤为重要。
ABS的simulink仿真分析详细步骤基于Matlab/Simulink 的汽车ABS 建模与仿真一、汽车制动时滑移率与附着系数的关系汽车制动时，随着制动强度的不断增加，车轮滚动的成分会越来越少，同时车轮滑动的成分将越来越多。
一般用滑移率λ来说明制动过程中滑动成分的多少。
滑移率的定义是：100%v r vωλ-=⨯式中，v 为车轮中心的速度；r 为车轮的滚动半径；ω为车轮的角速度。
在纯滚动时，车速v=ωr ，滑移率λ=0；在纯滑动时，车轮的角速度ω=0，滑移率λ=100%；在车轮边滑边滚时，0<λ<l00%。
所以，滑移率的大小反映了车轮运动过程中滑动成分所占得比例。
滑移率越大，则车轮运动过程中滑动的成分越多。
附着系数与滑移率的关系曲线如图1所示：图1滑移率与附着系数的关系根据制动时附着系数与滑移率的关系曲线可知，当把车轮滑移率的值控制在最佳滑移率20%附近时，汽车将能够获得最好的制动效能同时还拥有较好的方向稳定性。
附着系数的数值主要取决于道路的材料、路面的状况、轮胎的结构、胎面花纹、材料以及车速等因素。
因此对于不同的路面来说，附着系数与滑移率的关系是不同的。
图2是不同路面的附着系数与滑移率的关系。
图2 不同路面的附着系数与滑移率的关系路面峰值附着系数滑动附着系数沥青或混凝土（干）0.8--0.9 0.75 沥青（湿）0.5—0.7 0.45—0.6混凝土（湿）0.8 0.7砾石0.6 0.55 土路（干）0.68 0.65土路（湿）0.55 0.4—0.5雪（压紧）0.2 0.15冰0.1 0.07表1 各种路面上的平均附着系数二、汽车ABS原理汽车ABS作为一种主动安全装置，它可以通过调节车轮制动压力将汽车前后车轮的滑移率控制在最佳滑移率附近，使汽车在获得最大地面制动力的同时拥有良好的方向稳定性。
1 、汽车ABS的控制原理在常见的ABS 系统中，每个车轮上各安装一个转速传感器，将有关各车轮转速的信号输入电子控制装置ECU）。
本科毕业设计（论文）题目浅谈电磁感应式轮速传感器在汽车防抱死制动系统(ABS)中的应用与仿真方法学院机械工程学院学生姓名072512202陈新文072512221 徐炜072512211 钱之豪072512214 沈佳慧专业汽车服务工程（汽车试验与检测技术）年级大三班级汽检122导师叶飞职称讲师论文提交日期2015-06-17浅谈电磁感应式轮速传感器在汽车防抱死制动系统（ABS）中的应用与仿真方法摘要电磁感应式轮速传感器可以对汽车轮速信号进行测量，用于制动、发动机及变速箱等众多系统控制，是汽车最关键的部件之一。
为了对汽车制动防抱死系统（ABS）及早有效的开发验证，需要对电磁感应式轮速传感器进行仿真模拟。
文章针对最常用的电磁感应式电磁感应式轮速传感器进行测试与分析，通过设计信号调理电路，成功搭建了 ABS 硬件在环仿真平台，既简化了汽车开发阶段的验证与测试，又节省了开发成本。
关键词：电磁感应式电磁感应式轮速传感器 ABS 在环仿真On the Electromagnetic Induction Type Wheel Speed Sensors inAutomotive Anti-lock Braking System (ABS) Application andSimulationAbstractElectromagnetic induction type wheel speed sensors for automotive wheel speed signals are measured for a number of system control brake, engine and transmission, it is one of the most critical components of the car. To automobile anti-lock braking system (ABS) early and effective development of verification, the need for wheel speed sensor simulation. Articles for the most common wheel speed sensor electromagnetic induction test and analysis through design signal conditioning circuit, successfully built ABS HIL simulation platform, not only simplifies the validation and testing phase of vehicle development, but also saves the cost of development.Key Words:Electromagnetic induction type wheel speed sensor; ABS; In the simulation目录1. 前言 (1)2. 电磁感应式轮速传感器概述 (1)2.1电磁感应式轮速传感器的作用 (1)2.2 电磁感应式轮速传感器的安装位置 (1)2.3 电磁感应式轮速传感器的组成 (2)2.4 电磁感应式轮速传感器的原理 (2)2.5 ABS对轮速信号的识别原理 (3)3. 速传感器在ABS 硬件在环仿真平台的仿真方法 (4)3.1 概述 (4)3.2 电磁感应式轮速传感器仿真信号处理 (5)3.3 轮速信号采集方法与精度分析 (6)3.3.1 频率法 (6)3.3.2 图像法 (8)3.4 ABS 硬件在环仿真平台 (9)结语 (10)参考文献 (11)1. 前言：随着人们对汽车安全技术要求的提高，防抱死制动系统 ( ABS) 的存在尤为重要。
对 ABS系统来说，车轮转速传感器提供的信号是最基本的输入参数。
通过感知汽车轮速信号，ABS采用一定的算法求得相关的轮加减速度和滑移率这两个控制参考变量，从而进行ABS 控制以实现高效、稳定的制动。
因此，精密的电磁感应式轮速传感器是ABS系统正常工作的先决条件。
2. 电磁感应式轮速传感器概述2.1电磁感应式轮速传感器的作用电磁感应式转速传感器是电子控制防抱死制动系统中的重要部件，用来监测车轮运动状态。
2.2电磁感应式轮速传感器的安装位置1）前轮的齿圈(43齿)安装在传动轴上，转速传感器安装在转向节上。
2）后轮的齿圈(43齿)安装在后轮毂上，转速传感器则安装在固定支架上。
前车轮转速传感器（G45/G47）安装位置后车轮转速传感器(G44/G46)安装位置1-齿圈 2-前轮转速传感器 1-齿圈 2-后轮转速传感器2.3电磁感应式轮速传感器的组成如下图所示，传感器由电磁感应式传感头和磁性齿圈组成。
传感头由永磁体、磁极和感应线圈组成，齿圈由铁磁性材料制成。
2.4电磁感应式轮速传感器的原理当齿圈旋转时，齿顶与齿隙轮流交替对向磁芯，当齿圈转到齿顶与传感头磁芯相对时，传感头磁芯与齿圈之间的间隙最小，由永久磁芯产生的磁力线就容易通过齿圈，感应线圈周围的磁场就强，如图 (a)所示。
而当齿圈转动到齿隙与传感磁芯相对时，传感头磁芯与齿圈之间的间隙最大，由永久磁芯产生的磁力线就不容易通过齿圈，感应线圈周围的磁场就弱，如图 (b)所示。
此时，磁通迅速交替变化，如(c)图所示，在感应线圈中就会产生交变电压，交变电压的频率将随车轮转速成正比例变化。
电子控制单元可以通过转速传感器输入的电压脉冲频率进行处理来确定车轮的转速、汽车的参考速度等。
(a)齿圈齿顶与磁芯相对时 (b)齿圈齿隙与磁芯相对时3-感应线圈端子 4-感应线圈5-永磁性磁极 6-磁力线7-磁场 8-磁芯 9-齿圈齿顶2.5 ABS 对轮速信号的辨识原理汽车电磁感应式轮速传感器部件与 ABS ECU 连接，如图3 所示，ABS ECU 给电磁感应式轮速传感器供电（Up），电磁感应式轮速传感器将轮速信号输入给 ABSECU，ABS 系统正常工作。
如图 4 所示，对电磁感应式轮速传感器进行单独外部供电 UP，将同样的轮速方波信号输入给 ABS ECU，ABS ECU不能识别电磁感应式轮速传感器信号，ABS 不能正常工作。
根据电磁感应式轮速传感器输出信号特性，用信号发生器或上位机软件模拟同样的轮速信号给 ABS ECU，如图 5 所示，ABSECU 不能识别该模拟信号，ABS 不能正常工作。
从以上测试分析可知，ABS ECU 将对轮速信号进行识别判断，只有当 ABS ECU 供电输出端和信号输入端构成完整的闭环回路，ABS 才认为该轮速信号有效。
3. 电磁感应式轮速传感器在ABS 硬件在环仿真平台的仿真方法3.1 概述电磁感应式轮速传感器仿真信号能够充分替代真实电磁感应式轮速传感器，能够仿真再现汽车行驶中的各种驾驶工况。
汽车电磁感应式轮速传感器信号仿真方法的研究和实现有利于 ABS 硬件在环仿真平台的搭建和 ABS 开发验证，不但缩短了整车开发周期，还能节省开发成本，对新车型的开发具有重要意义。
3.2 电磁感应式轮速传感器仿真信号处理根据电磁感应式轮速传感器输出信号特性和 ABS 轮速信号辨识原理的分析，需要在电磁感应式轮速传感器仿真模拟信号和 ABS ECU 中间设计信号处理系统，使得 ABS ECU 供电输出端和信号输出端构成完整的闭环回路，如图 6 所示。
按照系统功能要求，处理系统电路主要由核心部件———光电耦合器和不同规格的电阻元件搭建而成。
光电耦合器是实现光电耦合的基本器件，它将发光元件（发光二极管）与光敏元件（光电三极管）相互绝缘地组合在一起。
发光元件为输入回路，将电能转换成光能，光敏元件为输出回路，将光能再转换成电能，实现了 2 部分电路的电气隔离，既可以有效地抑制电磁干扰，又可以有效传输信号。
处理系统设计电路，如图 7 所示。
利用该处理系统，输入端连接 ABS ECU 供电端，输出端连接 ABS ECU 轮速信号输入，信号特性根据 R1和 R2阻值大小而定，根据实际电磁感应式轮速传感器信号，R1和R2阻值计算公式为式中：UP———ABS 系统 ECU 内部供电电压，V；UH———轮速方波信号高电平， V；UL———轮速方波信号低电平，V；RLow———下拉电阻，Ω。
3.3轮速信号采集方法与精度分析常用的轮速信号采集方法有频率法和周期法。
下面对 2 种方法进行分析。
3.3.1频率法所谓频率法就是测量单位时间内轮速脉冲的个数，以求得轮速 v1，即v1=（2πr/z）（M/ΔT）（1）式中，r 为车轮半径；z 为齿圈齿数；M 为频率信号输出脉冲个数；ΔT 为测量时间间隔。
由于确定系统的 2πr/z 为常数，所以轮速误差主要受 f频率=M/ΔT 的影响，频率法测量原理如图 8所示。
由 f频率=M/ΔT 推导得：df/f=dM/M-dΔT/ΔT （2）由式（2）可知，频率测量误差来自于时基误差dΔT/ΔT（测量时间间隔的相对误差）及计数误差 dM/M。
因时基误差通常用微机石英晶体振荡器定时，可保证在 10-6以下，所以此项误差可忽略。
计数误差即所谓±1 个误差，图 9 为计数误差示意图。
采用频率法测量时的误差主要来自脉冲个数的±1 个误差，因此当轮速较低时该方法计算误差较大，所以 ABS 轮速计算中很少单独采用频率法。
3.3.2周期法所谓周期法就是用时标充填的方法测量轮速脉冲周期（图 10），然后计算出轮速 v2：v2=（2πr/z）（1/T）（3）同理，因 2πr/z 为常数，所以轮速计算的误差分析换算成对频率 f周期的误差分析：f周期=1/T=1/M1τ（4）式中，τ为时标信号周期；M1为时标信号脉冲个数；T 为被测周期。
由式（4）推导得：-df/f=dT/T=dM1/M1+dτ/τ（5）与频率法一样，时标精度误差 dτ/τ也可忽略，即此计算方法的误差主要是时标信号脉冲计数产生的±1 个误差。
当轮速较低时，利用周期法进行轮速计算误差较小，即周期法只能保证低速时的轮速计算精度，所以 ABS 轮速计算中也很少单独采用周期法。
3.4 ABS 硬件在环仿真平台ABS 硬件在环仿真是指整车用高速运行的实时仿真模型替代，而硬件用实际开发的 ABS 连接而成的硬件在环仿真系统。
在没有实际车辆的情况下借助硬件在环仿真平台对 ABS 进行闭环测试，可以及早发现问题、节省成本并缩短系统的开发周期。
根据开发车型 ABS 所用电磁感应式轮速传感器输出信号特性，按照式（1）选择合适的光电耦合器和电阻元件，设计电磁感应式轮速传感器模拟信号处理系统，基于Matlab/Simulink/RTW 及 Dspace 软硬件系统建立 ABS 硬件在环测试平台，如图 8 所示。
