汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)容錯(cuò)控制研究

郭超　王建偉　梁夏

要：隨著線控技術(shù)的日漸成熟，線控制動(dòng)系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于汽車制動(dòng)中，尤其是電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)，因其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作容易、使用性能良好等特性而備受青睞。從汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的原理、結(jié)構(gòu)等出發(fā)，對(duì)執(zhí)行系統(tǒng)如何容錯(cuò)控制進(jìn)行研究、討論，為后續(xù)研發(fā)作參考。

關(guān)鍵詞：汽車電子機(jī)械；制動(dòng)系統(tǒng)；執(zhí)行系統(tǒng)；容錯(cuò)控制

中圖分類號(hào)：U463.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）03-0008-02

在汽車綜合性能因素中，制動(dòng)性占據(jù)著重要的地位，其作用的可靠性將直接制約著汽車行駛的安全。隨著汽車的提速和使用數(shù)量的增加，對(duì)汽車制動(dòng)性能的可靠性也有了更高的追求。而隨著電子技術(shù)的問(wèn)世和快速發(fā)展，線控技術(shù)逐漸取代傳統(tǒng)的機(jī)械式和液壓式系統(tǒng)，為車輛的制動(dòng)性帶來(lái)技術(shù)上的革新。根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的不同，主要包括兩類，即電液制動(dòng)系統(tǒng)和電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)，前者以液壓提供制動(dòng)力，后者以電機(jī)驅(qū)動(dòng)為主。以下將圍繞電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)展開(kāi)論述。

1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其工作原理介紹

汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)（EMB）是指汽車進(jìn)行正常行駛中，在制動(dòng)踏板和制動(dòng)器之間沒(méi)有機(jī)械連接，而是利用傳感器、電線、通信數(shù)據(jù)線等組成的系統(tǒng)。因具有機(jī)械連接較少、結(jié)構(gòu)緊湊、制動(dòng)性能良好等優(yōu)點(diǎn)，它在汽車制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用前景較好。

1.1 結(jié)構(gòu)組成

EMB主要是由電子制動(dòng)中央控制器（ECU）、4個(gè)EMB執(zhí)行器、制動(dòng)踏板、電源和數(shù)據(jù)傳輸總線等組成：中央控制器用于接收制動(dòng)踏板發(fā)出的信號(hào)，執(zhí)行器結(jié)構(gòu)包括電機(jī)控制器、直流電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)總體框圖

1.2 工作原理過(guò)程

在進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，電子制動(dòng)踏板在駕駛員制動(dòng)力的作用下，將制動(dòng)力大小、制動(dòng)速度等轉(zhuǎn)換為中央控制器可識(shí)別的電信號(hào)。在中央控制器中處理輸出目標(biāo)制動(dòng)力信號(hào)，并分配到各自獨(dú)立的EMB執(zhí)行器中進(jìn)行處理，進(jìn)而輸送到相應(yīng)的控制器中，將制動(dòng)力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)的電壓控制量大小，使得驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，推動(dòng)制動(dòng)壓盤加緊制動(dòng)盤，從而完成整個(gè)制動(dòng)過(guò)程。

2 系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng)及容錯(cuò)控制

2.1 執(zhí)行系統(tǒng)的組成

執(zhí)行系統(tǒng)是與最終制動(dòng)結(jié)果直接相關(guān)的部分，因此，執(zhí)行系統(tǒng)的性能將直接決定著汽車制動(dòng)效果。在上述中提到，執(zhí)行系統(tǒng)主要是由制動(dòng)控制器、直流電機(jī)、減速齒輪、制動(dòng)鉗和其附屬傳感器、摩擦襯片等共同作用，完成制動(dòng)過(guò)程。

2.2 容錯(cuò)控制

執(zhí)行系統(tǒng)在工作過(guò)程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)故障，可能會(huì)影響甚至中斷汽車的制動(dòng)過(guò)程，造成事故。因此，需引入容錯(cuò)控制，以保證制動(dòng)過(guò)程的正常運(yùn)行。所謂“容錯(cuò)”，即在使用設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，能夠采取相應(yīng)的措施，以保障系統(tǒng)在故障干擾下仍能正常工作或是略低于正常標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)工作，從而實(shí)現(xiàn)基本功能。

容錯(cuò)控制（FTC）的基本出發(fā)點(diǎn)是充分利用系統(tǒng)中已有的冗余資源對(duì)故障進(jìn)行容錯(cuò)。當(dāng)制動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)的某個(gè)零部件出現(xiàn)異常時(shí)，可利用其他冗余信息對(duì)故障零部件進(jìn)行重構(gòu)，以保證制動(dòng)過(guò)程繼續(xù)執(zhí)行。其主要有被動(dòng)容錯(cuò)和主動(dòng)容錯(cuò)之分：被動(dòng)容錯(cuò)方式即在剛進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)可能會(huì)發(fā)生的故障加以屏蔽，這樣便可保證在出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)仍能繼續(xù)工作；而主動(dòng)容錯(cuò)方式則是在出現(xiàn)故障后，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)控制器參數(shù)及結(jié)構(gòu)的調(diào)整應(yīng)對(duì)當(dāng)前情況，其可操行具有靈活性。

3 系統(tǒng)的容錯(cuò)控制研究

3.1 故障類別

電子機(jī)械制動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)主要是由制動(dòng)控制部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，所以，故障也多出于這些部分。常見(jiàn)的故障問(wèn)題有執(zhí)行器出錯(cuò)、傳感器故障和執(zhí)行機(jī)構(gòu)失效等方式。由于執(zhí)行器受程序保護(hù)，其故障發(fā)生率低于后兩種方式，因此對(duì)執(zhí)行系統(tǒng)的故障討論主要是從傳感器故障問(wèn)題及執(zhí)行機(jī)構(gòu)失效出發(fā)。

3.2 容錯(cuò)控制研究

針對(duì)傳感器故障問(wèn)題的分析，一般常用硬件冗余和解析冗余的方式對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行判斷和隔離。硬件冗余的方式即利用冗余傳感器裝置對(duì)同一物理量進(jìn)行測(cè)量，與結(jié)果比較得到殘差。通過(guò)比較殘差與閾值，從而對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行分析和定位，可實(shí)現(xiàn)對(duì)故障問(wèn)題的快速診斷，并有效地隔離故障源，同時(shí)，需利用很大的空間對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，并且還需克服一些技術(shù)和成本較高的問(wèn)題。解析冗余方式則填補(bǔ)了硬件冗余的不足，即可通過(guò)對(duì)物理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，減少閾值的檢測(cè)，其將逐步取代硬件冗余方式對(duì)傳感器進(jìn)行故障診斷及自適應(yīng)重構(gòu)?？赏ㄟ^(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建立EMB系統(tǒng)辨識(shí)模型，將模型所得的輸出與系統(tǒng)本身的輸出結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)而對(duì)故障問(wèn)題加以判斷和隔離并重構(gòu)。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)的故障問(wèn)題，可通過(guò)各自的控制器裝置將接收到其他車輪節(jié)點(diǎn)的制動(dòng)信號(hào)采用同一種計(jì)算方式進(jìn)行計(jì)算，將得到的目標(biāo)值動(dòng)力通過(guò)CAN（控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）總線傳遞到中央控制單元進(jìn)行比對(duì)處理，進(jìn)而找出故障源并對(duì)其進(jìn)行隔離。

4 結(jié)束語(yǔ)

電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)作為一個(gè)高度集成化的機(jī)電一體化裝置，其制動(dòng)效果的可靠性，將直接關(guān)系到汽車的安全性。快速并有效地檢測(cè)出制動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)上的故障源問(wèn)題，并進(jìn)行有效容錯(cuò)，對(duì)提高電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，切實(shí)保護(hù)駕駛員的人身安全具有重大的實(shí)際意義。然而，現(xiàn)有的容錯(cuò)控制技術(shù)還不完善，仍存在很多不足，還需進(jìn)一步努力加以突破。

參考文獻(xiàn)

[1]吳小川.汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].汽車零部件，2012（03）. 〔編輯：李玨〕

要：隨著線控技術(shù)的日漸成熟，線控制動(dòng)系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于汽車制動(dòng)中，尤其是電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)，因其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作容易、使用性能良好等特性而備受青睞。從汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的原理、結(jié)構(gòu)等出發(fā)，對(duì)執(zhí)行系統(tǒng)如何容錯(cuò)控制進(jìn)行研究、討論，為后續(xù)研發(fā)作參考。

關(guān)鍵詞：汽車電子機(jī)械；制動(dòng)系統(tǒng)；執(zhí)行系統(tǒng)；容錯(cuò)控制

中圖分類號(hào)：U463.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）03-0008-02

在汽車綜合性能因素中，制動(dòng)性占據(jù)著重要的地位，其作用的可靠性將直接制約著汽車行駛的安全。隨著汽車的提速和使用數(shù)量的增加，對(duì)汽車制動(dòng)性能的可靠性也有了更高的追求。而隨著電子技術(shù)的問(wèn)世和快速發(fā)展，線控技術(shù)逐漸取代傳統(tǒng)的機(jī)械式和液壓式系統(tǒng)，為車輛的制動(dòng)性帶來(lái)技術(shù)上的革新。根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的不同，主要包括兩類，即電液制動(dòng)系統(tǒng)和電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)，前者以液壓提供制動(dòng)力，后者以電機(jī)驅(qū)動(dòng)為主。以下將圍繞電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)展開(kāi)論述。

1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其工作原理介紹

汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)（EMB）是指汽車進(jìn)行正常行駛中，在制動(dòng)踏板和制動(dòng)器之間沒(méi)有機(jī)械連接，而是利用傳感器、電線、通信數(shù)據(jù)線等組成的系統(tǒng)。因具有機(jī)械連接較少、結(jié)構(gòu)緊湊、制動(dòng)性能良好等優(yōu)點(diǎn)，它在汽車制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用前景較好。

1.1 結(jié)構(gòu)組成

EMB主要是由電子制動(dòng)中央控制器（ECU）、4個(gè)EMB執(zhí)行器、制動(dòng)踏板、電源和數(shù)據(jù)傳輸總線等組成：中央控制器用于接收制動(dòng)踏板發(fā)出的信號(hào)，執(zhí)行器結(jié)構(gòu)包括電機(jī)控制器、直流電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)總體框圖

1.2 工作原理過(guò)程

在進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，電子制動(dòng)踏板在駕駛員制動(dòng)力的作用下，將制動(dòng)力大小、制動(dòng)速度等轉(zhuǎn)換為中央控制器可識(shí)別的電信號(hào)。在中央控制器中處理輸出目標(biāo)制動(dòng)力信號(hào)，并分配到各自獨(dú)立的EMB執(zhí)行器中進(jìn)行處理，進(jìn)而輸送到相應(yīng)的控制器中，將制動(dòng)力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)的電壓控制量大小，使得驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，推動(dòng)制動(dòng)壓盤加緊制動(dòng)盤，從而完成整個(gè)制動(dòng)過(guò)程。

2 系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng)及容錯(cuò)控制

2.1 執(zhí)行系統(tǒng)的組成

執(zhí)行系統(tǒng)是與最終制動(dòng)結(jié)果直接相關(guān)的部分，因此，執(zhí)行系統(tǒng)的性能將直接決定著汽車制動(dòng)效果。在上述中提到，執(zhí)行系統(tǒng)主要是由制動(dòng)控制器、直流電機(jī)、減速齒輪、制動(dòng)鉗和其附屬傳感器、摩擦襯片等共同作用，完成制動(dòng)過(guò)程。

2.2 容錯(cuò)控制

執(zhí)行系統(tǒng)在工作過(guò)程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)故障，可能會(huì)影響甚至中斷汽車的制動(dòng)過(guò)程，造成事故。因此，需引入容錯(cuò)控制，以保證制動(dòng)過(guò)程的正常運(yùn)行。所謂“容錯(cuò)”，即在使用設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，能夠采取相應(yīng)的措施，以保障系統(tǒng)在故障干擾下仍能正常工作或是略低于正常標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)工作，從而實(shí)現(xiàn)基本功能。

容錯(cuò)控制（FTC）的基本出發(fā)點(diǎn)是充分利用系統(tǒng)中已有的冗余資源對(duì)故障進(jìn)行容錯(cuò)。當(dāng)制動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)的某個(gè)零部件出現(xiàn)異常時(shí)，可利用其他冗余信息對(duì)故障零部件進(jìn)行重構(gòu)，以保證制動(dòng)過(guò)程繼續(xù)執(zhí)行。其主要有被動(dòng)容錯(cuò)和主動(dòng)容錯(cuò)之分：被動(dòng)容錯(cuò)方式即在剛進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)可能會(huì)發(fā)生的故障加以屏蔽，這樣便可保證在出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)仍能繼續(xù)工作；而主動(dòng)容錯(cuò)方式則是在出現(xiàn)故障后，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)控制器參數(shù)及結(jié)構(gòu)的調(diào)整應(yīng)對(duì)當(dāng)前情況，其可操行具有靈活性。

3 系統(tǒng)的容錯(cuò)控制研究

3.1 故障類別

電子機(jī)械制動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)主要是由制動(dòng)控制部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，所以，故障也多出于這些部分。常見(jiàn)的故障問(wèn)題有執(zhí)行器出錯(cuò)、傳感器故障和執(zhí)行機(jī)構(gòu)失效等方式。由于執(zhí)行器受程序保護(hù)，其故障發(fā)生率低于后兩種方式，因此對(duì)執(zhí)行系統(tǒng)的故障討論主要是從傳感器故障問(wèn)題及執(zhí)行機(jī)構(gòu)失效出發(fā)。

3.2 容錯(cuò)控制研究

針對(duì)傳感器故障問(wèn)題的分析，一般常用硬件冗余和解析冗余的方式對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行判斷和隔離。硬件冗余的方式即利用冗余傳感器裝置對(duì)同一物理量進(jìn)行測(cè)量，與結(jié)果比較得到殘差。通過(guò)比較殘差與閾值，從而對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行分析和定位，可實(shí)現(xiàn)對(duì)故障問(wèn)題的快速診斷，并有效地隔離故障源，同時(shí)，需利用很大的空間對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，并且還需克服一些技術(shù)和成本較高的問(wèn)題。解析冗余方式則填補(bǔ)了硬件冗余的不足，即可通過(guò)對(duì)物理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，減少閾值的檢測(cè)，其將逐步取代硬件冗余方式對(duì)傳感器進(jìn)行故障診斷及自適應(yīng)重構(gòu)?？赏ㄟ^(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建立EMB系統(tǒng)辨識(shí)模型，將模型所得的輸出與系統(tǒng)本身的輸出結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)而對(duì)故障問(wèn)題加以判斷和隔離并重構(gòu)。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)的故障問(wèn)題，可通過(guò)各自的控制器裝置將接收到其他車輪節(jié)點(diǎn)的制動(dòng)信號(hào)采用同一種計(jì)算方式進(jìn)行計(jì)算，將得到的目標(biāo)值動(dòng)力通過(guò)CAN（控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）總線傳遞到中央控制單元進(jìn)行比對(duì)處理，進(jìn)而找出故障源并對(duì)其進(jìn)行隔離。

4 結(jié)束語(yǔ)

電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)作為一個(gè)高度集成化的機(jī)電一體化裝置，其制動(dòng)效果的可靠性，將直接關(guān)系到汽車的安全性?？焖俨⒂行У貦z測(cè)出制動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)上的故障源問(wèn)題，并進(jìn)行有效容錯(cuò)，對(duì)提高電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，切實(shí)保護(hù)駕駛員的人身安全具有重大的實(shí)際意義。然而，現(xiàn)有的容錯(cuò)控制技術(shù)還不完善，仍存在很多不足，還需進(jìn)一步努力加以突破。

參考文獻(xiàn)

[1]吳小川.汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].汽車零部件，2012（03）. 〔編輯：李玨〕

要：隨著線控技術(shù)的日漸成熟，線控制動(dòng)系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于汽車制動(dòng)中，尤其是電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)，因其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作容易、使用性能良好等特性而備受青睞。從汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的原理、結(jié)構(gòu)等出發(fā)，對(duì)執(zhí)行系統(tǒng)如何容錯(cuò)控制進(jìn)行研究、討論，為后續(xù)研發(fā)作參考。

關(guān)鍵詞：汽車電子機(jī)械；制動(dòng)系統(tǒng)；執(zhí)行系統(tǒng)；容錯(cuò)控制

中圖分類號(hào)：U463.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）03-0008-02

在汽車綜合性能因素中，制動(dòng)性占據(jù)著重要的地位，其作用的可靠性將直接制約著汽車行駛的安全。隨著汽車的提速和使用數(shù)量的增加，對(duì)汽車制動(dòng)性能的可靠性也有了更高的追求。而隨著電子技術(shù)的問(wèn)世和快速發(fā)展，線控技術(shù)逐漸取代傳統(tǒng)的機(jī)械式和液壓式系統(tǒng)，為車輛的制動(dòng)性帶來(lái)技術(shù)上的革新。根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的不同，主要包括兩類，即電液制動(dòng)系統(tǒng)和電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)，前者以液壓提供制動(dòng)力，后者以電機(jī)驅(qū)動(dòng)為主。以下將圍繞電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)展開(kāi)論述。

1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其工作原理介紹

汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)（EMB）是指汽車進(jìn)行正常行駛中，在制動(dòng)踏板和制動(dòng)器之間沒(méi)有機(jī)械連接，而是利用傳感器、電線、通信數(shù)據(jù)線等組成的系統(tǒng)。因具有機(jī)械連接較少、結(jié)構(gòu)緊湊、制動(dòng)性能良好等優(yōu)點(diǎn)，它在汽車制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用前景較好。

1.1 結(jié)構(gòu)組成

EMB主要是由電子制動(dòng)中央控制器（ECU）、4個(gè)EMB執(zhí)行器、制動(dòng)踏板、電源和數(shù)據(jù)傳輸總線等組成：中央控制器用于接收制動(dòng)踏板發(fā)出的信號(hào)，執(zhí)行器結(jié)構(gòu)包括電機(jī)控制器、直流電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)總體框圖

1.2 工作原理過(guò)程

在進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，電子制動(dòng)踏板在駕駛員制動(dòng)力的作用下，將制動(dòng)力大小、制動(dòng)速度等轉(zhuǎn)換為中央控制器可識(shí)別的電信號(hào)。在中央控制器中處理輸出目標(biāo)制動(dòng)力信號(hào)，并分配到各自獨(dú)立的EMB執(zhí)行器中進(jìn)行處理，進(jìn)而輸送到相應(yīng)的控制器中，將制動(dòng)力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)的電壓控制量大小，使得驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，推動(dòng)制動(dòng)壓盤加緊制動(dòng)盤，從而完成整個(gè)制動(dòng)過(guò)程。

2 系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng)及容錯(cuò)控制

2.1 執(zhí)行系統(tǒng)的組成

執(zhí)行系統(tǒng)是與最終制動(dòng)結(jié)果直接相關(guān)的部分，因此，執(zhí)行系統(tǒng)的性能將直接決定著汽車制動(dòng)效果。在上述中提到，執(zhí)行系統(tǒng)主要是由制動(dòng)控制器、直流電機(jī)、減速齒輪、制動(dòng)鉗和其附屬傳感器、摩擦襯片等共同作用，完成制動(dòng)過(guò)程。

2.2 容錯(cuò)控制

執(zhí)行系統(tǒng)在工作過(guò)程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)故障，可能會(huì)影響甚至中斷汽車的制動(dòng)過(guò)程，造成事故。因此，需引入容錯(cuò)控制，以保證制動(dòng)過(guò)程的正常運(yùn)行。所謂“容錯(cuò)”，即在使用設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，能夠采取相應(yīng)的措施，以保障系統(tǒng)在故障干擾下仍能正常工作或是略低于正常標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)工作，從而實(shí)現(xiàn)基本功能。

容錯(cuò)控制（FTC）的基本出發(fā)點(diǎn)是充分利用系統(tǒng)中已有的冗余資源對(duì)故障進(jìn)行容錯(cuò)。當(dāng)制動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)的某個(gè)零部件出現(xiàn)異常時(shí)，可利用其他冗余信息對(duì)故障零部件進(jìn)行重構(gòu)，以保證制動(dòng)過(guò)程繼續(xù)執(zhí)行。其主要有被動(dòng)容錯(cuò)和主動(dòng)容錯(cuò)之分：被動(dòng)容錯(cuò)方式即在剛進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)可能會(huì)發(fā)生的故障加以屏蔽，這樣便可保證在出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)仍能繼續(xù)工作；而主動(dòng)容錯(cuò)方式則是在出現(xiàn)故障后，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)控制器參數(shù)及結(jié)構(gòu)的調(diào)整應(yīng)對(duì)當(dāng)前情況，其可操行具有靈活性。

3 系統(tǒng)的容錯(cuò)控制研究

3.1 故障類別

電子機(jī)械制動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)主要是由制動(dòng)控制部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，所以，故障也多出于這些部分。常見(jiàn)的故障問(wèn)題有執(zhí)行器出錯(cuò)、傳感器故障和執(zhí)行機(jī)構(gòu)失效等方式。由于執(zhí)行器受程序保護(hù)，其故障發(fā)生率低于后兩種方式，因此對(duì)執(zhí)行系統(tǒng)的故障討論主要是從傳感器故障問(wèn)題及執(zhí)行機(jī)構(gòu)失效出發(fā)。

3.2 容錯(cuò)控制研究

針對(duì)傳感器故障問(wèn)題的分析，一般常用硬件冗余和解析冗余的方式對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行判斷和隔離。硬件冗余的方式即利用冗余傳感器裝置對(duì)同一物理量進(jìn)行測(cè)量，與結(jié)果比較得到殘差。通過(guò)比較殘差與閾值，從而對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行分析和定位，可實(shí)現(xiàn)對(duì)故障問(wèn)題的快速診斷，并有效地隔離故障源，同時(shí)，需利用很大的空間對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，并且還需克服一些技術(shù)和成本較高的問(wèn)題。解析冗余方式則填補(bǔ)了硬件冗余的不足，即可通過(guò)對(duì)物理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，減少閾值的檢測(cè)，其將逐步取代硬件冗余方式對(duì)傳感器進(jìn)行故障診斷及自適應(yīng)重構(gòu)?？赏ㄟ^(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建立EMB系統(tǒng)辨識(shí)模型，將模型所得的輸出與系統(tǒng)本身的輸出結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)而對(duì)故障問(wèn)題加以判斷和隔離并重構(gòu)。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)的故障問(wèn)題，可通過(guò)各自的控制器裝置將接收到其他車輪節(jié)點(diǎn)的制動(dòng)信號(hào)采用同一種計(jì)算方式進(jìn)行計(jì)算，將得到的目標(biāo)值動(dòng)力通過(guò)CAN（控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）總線傳遞到中央控制單元進(jìn)行比對(duì)處理，進(jìn)而找出故障源并對(duì)其進(jìn)行隔離。

4 結(jié)束語(yǔ)

電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)作為一個(gè)高度集成化的機(jī)電一體化裝置，其制動(dòng)效果的可靠性，將直接關(guān)系到汽車的安全性?？焖俨⒂行У貦z測(cè)出制動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)上的故障源問(wèn)題，并進(jìn)行有效容錯(cuò)，對(duì)提高電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，切實(shí)保護(hù)駕駛員的人身安全具有重大的實(shí)際意義。然而，現(xiàn)有的容錯(cuò)控制技術(shù)還不完善，仍存在很多不足，還需進(jìn)一步努力加以突破。

參考文獻(xiàn)

[1]吳小川.汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].汽車零部件，2012（03）. 〔編輯：李玨〕