汽车电子机械制动系统容错控制研究

李锦辉

摘 要

随着线控制技术的不断发展，汽车线束系统应运而生，机电制动系统是一种新型的制动系统。与传统的制动器相比，制动踏板和执行器之间不需要机械连接。 EMB系统更加高效，环保，并通过使用电信号作为发送命令，通信和驱动电机以达到制动目的的手段，为未来的制动系统开发指明了道路。首先，制动系统必须比现有发动机更可靠。

关键词：电子机械制动；执行器；神经网络故障诊断；容错控制；直线制动稳定性

1 EMB 执行器故障分析

1.1EMB 执行器系统故障分析

通过上面介绍的EMB触发器，您可以了解导致EMB触发器失败的三个主要原因。

1控制单元和电动机：控制单元负责电动机控制的逻辑操作。将目标制动力信号转换为相应的电压信号，并使电动机工作。由于在EMB执行器控制器的开发过程中，设计了保护电路来防止过电压和过电流对电动机造成损坏，并且当电动机在输入信号的正常范围内运行时，发生故障的可能性非常小，因此此处不讨论电动机故障。 。

2.传感器：EMB执行器上安装了三种类型的传感器：电动机电流传感器，电动机速度传感器和压力传感器。每次测量均返回执行器以参与发动机控制。由于不支持反馈传感器，并且传感器更加精确，因此电子组件本身的可靠性会受到环境的极大影响，因此，如果它们在恶劣的环境中长时间工作，则出错的可能性会比其他组件高。失败。

3.执行结构：与传统的刹车片相比，操作者的故障原因具有共同点和特殊特征，但相同的结果将导致制动效率的降低或损失。

1.2制动器系统故障对整车制动性的影响

1.2.1EMB执行器故障下的整车制动分析

车辆的制动运动由4个独立的EMB执行器共同完成。当执行器发生故障时，车轮接收的制动力会降低，从而使制动力与正常位置不同，从而导致左右车轮制动。力不平衡，导致车辆重心偏航。实际上，制动时汽车会启动并偏离原始行驶方向。在严重的情况下，车辆转弯并进入对面的车道，导致严重的交通事故。 。从上面可以明显看出，EMB执行器的机械故障将导致操作员故障。检查数据以分类工作条件和线制动器的风险。

如果前部或后部引擎发生单个故障，则车辆将在完美制动的情况下横向行驶。 此时，故障会随着正常制动而继续。

1.2.2单执行器失效下汽车跑偏分析

定义：在直线制动过程中，车辆无法停留在驾驶员指定的车道上，而是会自动向左或向右转弯。

影响汽车制动性能的主要原因是执行器的可靠性。这是因为由于执行器故障，汽车的左右两侧失去了平衡。车辆旋转，尤其是在行驶中的车辆中。踩刹车时，刹车不起作用，方向失灵，更容易发生交通事故。

车辆制动的主要原因是制动期间左右车轮的制动力不匹配，如果地面附着系数相同，则制动距离相同，操作者的制动效率也相同，左右制动器制动力的偏向是导致制动器偏斜的主要原因^[8]。可能会发生偏转，特别是如果前轴的左轮和右轮没有相同的制动力。特别是当汽车以相对较高的速度离开车道时，更容易从一个车道进入另一个车道。在其他危险情况下，更可能发生交通事故。

2 EMB 执行器系统故障诊断与容错控制研究

2.1基于 BP 神经网络的 EMB执行器系统故障诊断

2.1.1 BP神经网络算法概述

1.神经网络概述

神经网络用于并行处理，分布式存储和处理，自我控制，自我适应和自我学习能力的许多领域。修复需要同时考虑多个因素和影响作为条件的不准确和歧义的元素。有关广泛应用的信息，例如神经科学，人工智能，控制理论，数学科学，计算机科学，微电子学，分子生物学，机器人工程，心理学，光学计算机等。

2.神经网络的特征

神经网络的发展已演变为多种类型，例如感知，线性神经网络，BP神经网络，径向基神经网络等。尽管这些网络适用于不同情况，但它们反映了神经网络的所有基本特性。

通过分析神经网络的特性，可以知道神经网络的实现是利用网络中历史数据存储的信息来实现新输入信号的推理过程。 无需计算和推导复杂的模型。 本质上，神经网络模型就像一个查询表。 它建立在对可靠历史数据的完整学习和条件处理之上，从而使输出可以达到较高的水平。仿真精度实现了输入数据和输出数据之间的理想映射关系，从而确保了神经网络的可靠性。

2.1.2EMB执行器系统传感器故障诊断与容错算法

为了搜索传感器故障，通常使用硬件复制和分析冗余这两种方法来判断故障和隔离。硬件冗余结构可以执行实时的自我监控和故障诊断，并可以有效地完成故障传感器的隔离。备份所有传感器将占用大量空间，并且其中一些传感器不太容易在机箱中实现。例如，如果速度传感器直接连接到滚珠丝杠轴上，则不可能添加新的速度传感器，添加冗余结构也将导致成本增加，而分析冗余技术可以弥补硬件冗余的不足。因此，在仪器中使用分析冗余替换是传感器错误诊断和自适应重建的发展趋势。

2.2执行器系统执行机构故障诊断算法

2.2.1故障 EMB 控制器判断

与牵引力控制信号和稳定性控制信号类似，对这些信号进行处理以计算目标制动力，控制EMB以获得发动机扭矩并确保制动器的基本功能。已建立表决机制以确保控制单元的安全性和可靠性，以确保正确的穿刺力输出。

每个控制器不仅接收发送给自身的信号，还接收其他车轮节点的油门信号。使用相同的计算方法来计算目标制动力，并且目标制动力通过CanVote总线发送回中央控制台。您可以通过检查节点的组合结果来找到轮子。这是一个“数字错误”，可以确定故障原因。理想情况下，为避免共模故障，应隔离每个EMB控制器，以使影响较小的故障不会损坏多个控制器。

2.2.2故障EMB执行器判断

通常，有两种方法可以判断EMB操作员的操作状态：位移方法和当前方法。

1.位移法

从对EMB致动器的操作过程的分析可以看出，EMB致动器通过移动滚珠丝杠来推动摩擦衬片以压缩制动盘，从而达到制动的目的。螺杆的位移直接反映了执行器的工作位置，因此可以通过检测螺线管的位移来判断执行器的工作状态。

2.电流法

夹紧力来自EMB执行电机的转矩输出，它们之间满足一定的关系：

F=(2π/L)⋅Ts=(2π/L)⋅Te⋅i=(2π/L)⋅K_J⋅Ia⋅i（3.1）

3.执行器状态判断

在正常情况下，利用旋转角度和电流信息计算出的压力值等于压力传感器直接测量的值。当执行器悬吊时，无论传感器是否发生故障，转子的旋转角度仍反映执行器的工作位置，这等效于力传感器，并且由于闭环而引起的电流传感器具有比正常值更高的输出，该正常值用作判断执行器故障的基础^[12]。

结论

“基于制动的车辆动力学控制研究”采用的三环控制策略的发现 。 异常的实验室使用EMB执行器系统为神经网络提供故障诊断和容错控制策略，并分析操作员故障对稳定性的影响。 故障车辆制动条件下的车辆制动保护痕迹。

参考文献

[1]张建.电子机械制动执行器精细控制算法研究[D].长春：吉林大学. 2018.

[2]张猛.电子机械制动系统 EMB 试验台的开发[D].北京：清华大学,2018.

[3]刘清河,孙泽昌.汽车线控制动系统研究[J].机械与电子,2019(11)：24-26.

作者姓名：李锦辉，性别：男，籍贯：辽宁省锦州市，学历：本科，学校：东北大学，研究方向；电子

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