第一篇：個人通信系統(tǒng)研究

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個人通信系統(tǒng)研究

作者：李登光 李 紅

來源：《科學(xué)與管理》2005年第01期

摘 要：現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)實際上是機器與機器之間的通信，也就是手機和手機之間、或是電腦和電腦之間的通信，而用戶真正需要的是人與人之間的通信。本文將就通信系統(tǒng)發(fā)展的歷史、現(xiàn)狀進行探討，并研究個人通信系統(tǒng)實現(xiàn)的可能性。在列舉出其要求和特點后，我們給出了一個可能實現(xiàn)的方案，即在現(xiàn)有的移動通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加個人移動通信層。個人移動通信層是相對于OSI七層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的抽象層，個人移動通信層是建立在七層網(wǎng)絡(luò)體系之上的，為人提供移動性的功能抽象。

第二篇：變電站綜合自動化通信系統(tǒng)研究

新一代變電站通信系統(tǒng)研究綜述

摘要：介紹了變電站自動化系統(tǒng)中通信網(wǎng)絡(luò)的作用、通信網(wǎng)絡(luò)的性能要求、網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)模式和網(wǎng)絡(luò)通信體系及報文分類，主要探討了分層式變電站自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)方案選擇和設(shè)計過程中需要遵循的原則，給出了電壓等級和復(fù)雜程度不同的變電站自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的具體方案。

關(guān)鍵字：變電站自動化

;通信技術(shù)

;嵌入式以太網(wǎng)

0 引言

隨著計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，變電站自動化系統(tǒng)在通信技術(shù)的推動下發(fā)展成為典型的分層分布式結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)一般分為 3層:變電站層、間隔層和過程層。其中, 過程層包含變電站內(nèi)的生產(chǎn)過程設(shè)施, 如變壓器、斷路器及其輔助接點、電流和電壓互感器等, 主要負責現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、提供 I /O 接口等;間隔層包含測量和控制單元, 負責該單元線路或變壓器的參數(shù)測量和監(jiān)控, 斷路器的控制和連鎖等。變電站層包含全站性的監(jiān)控主機,通信及控制主機, 實現(xiàn)管理等功能的工程師站[1]。

變電站自動化系統(tǒng)的通信任務(wù)一方面是實現(xiàn)站內(nèi)通信功能, 完成對全站一、二次設(shè)備和裝置運行情況的數(shù)據(jù)信息采集和控制命令的傳輸;另一方面完成與上級調(diào)度或集控中心的通信, 向上傳送變電站運行的實時信息, 接收和執(zhí)行上級下達的控制命令。由于數(shù)據(jù)通信的重要性, 可靠的通信成為系統(tǒng)的技術(shù)核心, 加上變電站的特殊環(huán)境和系統(tǒng)要求, 對變電站自動化系統(tǒng)的通信提出了以下要求: 快速的實時響應(yīng), 即變電站自動化系統(tǒng)要求及時地傳輸現(xiàn)場的實時運行信息和操作控制信息, 在電力工業(yè)標準中對系統(tǒng)都有嚴格的實時性指標, 網(wǎng)絡(luò)必須很好地保證數(shù)據(jù)通信的實時性;高可靠性和抗干擾性, 即變電站內(nèi)通信環(huán)境惡劣, 干擾嚴重, 網(wǎng)絡(luò)的故障和非正常工作會影響整個系統(tǒng)的運行。因此, 變電站自動化系統(tǒng)的通信系統(tǒng)必須保證很高的可靠性。

1.通信在變電站綜合自動化系統(tǒng)中的作用

通信技術(shù)的發(fā)展使變電站自動化系統(tǒng)較以往控制模式產(chǎn)生了巨大的變化，由早期集中式微機控制系統(tǒng)發(fā)展為分層分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從而達到：（1）實現(xiàn)變電站無人值班或少人值班。（2）不僅完成變電站遙控、遙調(diào)、遙信、遙測的功能，而且主站可以通過通道傳送圖像信號，實現(xiàn)遙視功能。（3）數(shù)據(jù)傳輸更快，實時性更強。（4）系統(tǒng)工作可靠性高，間隔層與變電站層只通過通信網(wǎng)連接，任一層設(shè)備故障，不影響其它設(shè)備正常運行。（5）靈活性高，網(wǎng)上增加或減少觸點非常方便。

由于數(shù)據(jù)通信在變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)的重要性，經(jīng)濟可靠的數(shù)據(jù)通信成為系統(tǒng)的技術(shù)核心，而由于變電站的特殊環(huán)境和綜合自動化系統(tǒng)的要求，使變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)具有以下特點和要求：（1）快速的實時響應(yīng)能力。變電站綜合自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)要及時地傳輸現(xiàn)場的實時運行信息和操作控制信息，在電力工業(yè)標準中對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送都有嚴格的實時性指標，因此網(wǎng)絡(luò)必須很好地保證數(shù)據(jù)通信的實時性。（2）很高的抗干擾性能及可靠性。變電站內(nèi)通信環(huán)境惡劣，干擾嚴重，而電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的故障和非正常工作會影響整個變電站綜合自動化系統(tǒng)的運行，因此，變電站綜合自動化系統(tǒng)得通信子系統(tǒng)必須保證很高的可靠性[2]。

2.通信網(wǎng)絡(luò)的性能要求及結(jié)構(gòu)模式

變電站自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)是影響整個系統(tǒng)性能的重要因素。變電站自動化系統(tǒng)對內(nèi)部信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性、可靠性要求很高；另外，由于分期建設(shè)、設(shè)備改造、功能升級等原因，通信網(wǎng)絡(luò)還必須具備很好的兼容性、開放性和靈活性。在1997年8月國際大電網(wǎng)會議上，WG34.03工作組提出了變電站站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臅r間要求：(1)設(shè)備層和間隔層之間、間隔層內(nèi)各設(shè)備之間、間隔層各間隔單元之間為100ms；(2)間隔層和變電站層之間為10000ms；(3)變電站層各設(shè)備之間、變電站和控制中心之間為1000ms；(4)各層之間的數(shù)據(jù)流峰值為：設(shè)備層和間隔層之間數(shù)據(jù)流大概為250 kb/s，取決于模擬量的采樣速度，間隔層各單元之間數(shù)據(jù)流約為60 kb/s或130 kb/s，取決于是否采用分布母線保護；間隔層和變電站層之間及其他鏈路之間數(shù)據(jù)流大概在100 kb/s及以下。

長期以來變電站自動化的通信較多地采用串行總線，近年來現(xiàn)場總線在變電站自動化通信中的應(yīng)用取得了巨大的成功。變電站自動化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般是基于以太網(wǎng)／總線的分層的拓撲結(jié)構(gòu)，通信技術(shù)主要有RS-422/485、CAN總線、LonWorks網(wǎng)、以太網(wǎng)等。隨著計算機和通信技術(shù)的進步，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化和體系開放性成為發(fā)展的趨勢，以太網(wǎng)技術(shù)正被引入變電站自動化系統(tǒng)過程層的采集、測量單元和間隔層的保護、控制單元中，構(gòu)成基于以太網(wǎng)的分層式變電站自動化通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，尤其是嵌入式以太網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛[3]。

3．網(wǎng)絡(luò)通信體系及報文分類

IEC TC57 按照變電站自動化系統(tǒng)所要完成的測量、控制和保護三大功能從邏輯上將系統(tǒng)分為3層，即變電站層、間隔層和過程層，并定義了9 種邏輯接口。如下圖1 所示：④⑤用于過程層和間隔層之間通信，①③⑥⑨用于間隔層內(nèi)部及與變電站層的通信，⑧是間隔層之間通信。對于該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，決不是短期內(nèi)就可以實現(xiàn)的，它需要電力一次、二次設(shè)備生產(chǎn)商共同努力才能實現(xiàn)。針對目前的情況，一次設(shè)備的智能化雖然已有學(xué)者開展研究，但還沒有帶網(wǎng)絡(luò)接口的產(chǎn)品出現(xiàn)，所以建議采用兩種漸進的方式，首先過程層仍采用硬線連接，而間隔和廠站采用以太網(wǎng)通信，另外可在一次設(shè)備和二次設(shè)備之間加入智能I/O 單元，來實現(xiàn)接口④⑤[4]。

變電站層①③⑥⑨⑧間隔層間隔層間隔層④⑤④⑤④⑤過程層過程層過程層

圖1 基于以太網(wǎng)的變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

定義了7 種類型報文，即：快速報文、中速報文、低速報文、原始數(shù)據(jù)報文、文件傳輸報文、時間同步報文和具有訪問控制的命令報文。通過分析和研究，筆者從時域的角度，把上述變電站自動化系統(tǒng)中7 種類型的報文分為3 種類型通信：周期性通信、隨機性通信、突發(fā)性通信。（1）周期性通信原始數(shù)據(jù)報文屬于周期性通信，主要是過程層通過接口④，周期性地向間隔層傳遞過程采樣數(shù)據(jù)。根據(jù)設(shè)定采樣頻率的不同，傳輸一般要求在3ms 或10ms 內(nèi)完成。（2）隨機性通信低速報文、文件傳輸報文、時間同步報文和具有訪問控制的命令報文屬于隨機性通信，這類通信一般符合負指數(shù)分布，傳送報文的數(shù)據(jù)量大，但時間稍寬松。（3）突發(fā)性通信快速報文、中速報文屬于突發(fā)性通信，報文數(shù)量少，但時限要求高。

4.通信控制器模式

通信控制器模式又稱為4層模式，在這種模式中變電站自動化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)共分為4個層次：過程層、間隔層、通信控制層、變電站層，如圖2所示。在四層結(jié)構(gòu)中，變電站層和通信控制層一般采用以太網(wǎng)通信，過程層和間隔層采用RS-422/485、CAN總線、LonWorks網(wǎng)。這種結(jié)構(gòu)通過通信控制器可以快速實現(xiàn)站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)通信，成本較低，早期應(yīng)用非常廣泛，目前仍在許多低壓變電站和少量220 kV及以上高壓變電站當中應(yīng)用[5]。但是當間隔層設(shè)備較多時通信控制器就會成為影響系統(tǒng)性能的瓶頸，雖然可以通過雙通信控制器來改善，仍然難以克服通信故障率增加、效率降低等問題。監(jiān)控機1站控層監(jiān)控機2 監(jiān)控機m...遠方調(diào)度以太網(wǎng)通信控制層值班通信控制器備用通信控制器RS232、RS485或現(xiàn)場總線間隔層智能電子裝（IED）...智能電子裝置（IED)過程層一次設(shè)備

圖2通信控制器結(jié)構(gòu)框圖

4.1 嵌入式以太網(wǎng)在變電站自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用模式[6] 嵌入式以太網(wǎng)作為變電站自動化系統(tǒng)的內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò), 有2 種應(yīng)用模式:①每個智能電子裝置(IED)配置1個嵌入式以太網(wǎng)接口,每個IED作為一個以太網(wǎng)節(jié)點直接連到以太網(wǎng)上;②幾個IED通過RS485,MODBUS 或現(xiàn)場總線等方式連在一起,然后用嵌入式以太網(wǎng)接口作為一個以太網(wǎng)節(jié)點連到以太網(wǎng)上。從國外的應(yīng)用情況來看, 這2種應(yīng)用模式分別以GE 公司的GESA系統(tǒng)和GE-Harris 公司的PowerComm 系統(tǒng)為代表。在選擇嵌入式以太網(wǎng)應(yīng)用模式時, 本文主要考慮了如下因素:①超高壓變電站系統(tǒng)的二次系統(tǒng)一般都是基于間隔(bay)設(shè)計的;②超高壓變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)部通信網(wǎng)的可靠性要求很高, 要求可方便地構(gòu)成雙網(wǎng)結(jié)構(gòu);③成本問題;④產(chǎn)品向下兼容性問題。基于以上考慮, 本文提出了以太網(wǎng)與LonWork s現(xiàn)場總線相結(jié)合的方案。如圖3所示。

變電站層后臺機工程師站遠方機10Mbit/s以太網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)1 10Mbit/s以太網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)210Mbit/s以太網(wǎng)錄波網(wǎng) 間隔層測量單元1...測量單元n設(shè)備層裝置11...1間隔層裝置1n...裝置n1...間隔層n裝置nn 圖3 以太網(wǎng)與LonWorks 網(wǎng)相結(jié)合的系統(tǒng)方案配置

以間隔為單元, 將站內(nèi)通信網(wǎng)設(shè)計為2 層, 間隔以上用10Mbit/s嵌入式以太網(wǎng)構(gòu)成站內(nèi)通信的主干網(wǎng)絡(luò), 該網(wǎng)絡(luò)負責后臺機、遠動機等PC 機和各間隔進行通信。在間隔內(nèi)部用LonWorks現(xiàn)場總線把各保護裝置連在一起。LonWorks網(wǎng)上的信息通過間隔層的測控單元上傳到主干網(wǎng)上。測控單元是整個方案的核心和關(guān)鍵。測控單元完成兩大功能: 通信功能和測控功能。這種方案實際上將嵌入式以太網(wǎng)與LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)相結(jié)合, 發(fā)揮了各自的優(yōu)勢。底層的各種保護設(shè)備可不做任何改動, 保持了產(chǎn)品的向下兼容性。

新型通信網(wǎng)絡(luò)與CSC2000系統(tǒng)原有網(wǎng)絡(luò)相比,具有以下一些優(yōu)點:①網(wǎng)絡(luò)帶寬資源大大增加;②故障錄波數(shù)據(jù)上傳速度大大加快;③易于與PC機接口;④易于與廣域網(wǎng)相連。

5.通信網(wǎng)絡(luò)方案選擇[7] 網(wǎng)絡(luò)通信方案是構(gòu)成變電站自動化系統(tǒng)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，由于變電站的特殊環(huán)境和自動化系統(tǒng)的要求，并且受到性能、價格、硬件、軟件、用戶策略等諸多因素的影響，其通信網(wǎng)絡(luò)方案的選擇很難一概而論，不同類型的變電站對自動化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)有不同的要求，變電站自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信方案選擇和設(shè)計應(yīng)遵循下列基本原則：通信網(wǎng)絡(luò)具有合理的分層式結(jié)構(gòu)；各層之間和層內(nèi)選擇適當?shù)耐ㄐ欧绞剑桓呖煽啃院涂焖賹崟r響應(yīng)能力；優(yōu)良的電磁兼容性能。基于以上基本原則，給出電壓等級和復(fù)雜程度不同的變電站自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)方案。

(1)低壓變電站通信網(wǎng)絡(luò)

對于35 kV變電站和110kV的終端變電站可采用RS-422/485的總線結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；若規(guī)模較大時則應(yīng)考慮選擇CAN總線、LonWorks網(wǎng)等現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。RS-422/485串口傳輸速率在1km內(nèi)可達100kb/s，RS-422為全雙工，RS-485為半雙工，訪問方式為主從問答式。RS-422/485網(wǎng)絡(luò)的缺點是接點數(shù)目較少，不易實現(xiàn)多主冗余，通信有瓶頸問題，還有信號反射、中間節(jié)點問題。

(2)中壓變電站通信網(wǎng)絡(luò)

中型樞紐110kV變電站的多主冗余要求和節(jié)點數(shù)量增加使RS-422/485難以勝任。CAN總線、LonWorks網(wǎng)一般可以勝任。500 m時LonWorks網(wǎng)傳輸速率可達1 Mb/s，LonWorks網(wǎng)在監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)節(jié)點異常時可使該節(jié)點自動脫網(wǎng)，媒介訪問方式LonWorks網(wǎng)為載波監(jiān)聽多路訪問/沖撞檢測(CSMA/CD)方式，內(nèi)部通信遵循Lon Talk協(xié)議，LonWorks網(wǎng)為無源網(wǎng)絡(luò)，脈沖變壓器隔離，抗電磁干擾能力很強，重要信息有優(yōu)先級。CAN總線是是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光纖，在小于40 m時通信速率可達l Mb/s。

CAN總線的一大特點是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而對通信數(shù)據(jù)塊進行編碼。采用這種方法的優(yōu)點可使網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)在理論上不受限制，數(shù)據(jù)塊的標識碼可由11位或29位二進制數(shù)組成，數(shù)據(jù)段長度最多為8個字節(jié)，可滿足工業(yè)領(lǐng)域中控制命令、工作狀態(tài)及測試數(shù)據(jù)的一般要求，8字節(jié)不會占用總線時間過長，保證了數(shù)據(jù)通信的實時性。

(3)高壓及超高壓變電站通信網(wǎng)絡(luò)

220kv及以上變電站節(jié)點數(shù)目多，站內(nèi)分布成百上千個CPU，數(shù)據(jù)信息流大，對速率指標要求高(要求速率130kb/s)，現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的實時性、帶寬和時間同步指標會力不從心，應(yīng)當考慮基于以太網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)為總線式拓撲結(jié)構(gòu)，采用CSMA/CD介質(zhì)訪問方式，物理層和鏈路層遵循IEEE802.3協(xié)議，應(yīng)用層采用TCP／IP協(xié)議,傳輸速率高達10Mb/s，可容納1024個節(jié)點，距離可達2.5km。

由以上分析可見，具體采用何種方案應(yīng)當在遵循有關(guān)基本原則的基礎(chǔ)上根據(jù)變電站的電壓等級、具體情況、成本等因素綜合考慮。

6.結(jié)論

在設(shè)計變電站自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)方案的過程中，應(yīng)遵循變電站自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的基本原則，結(jié)合實際情況選擇適當?shù)木W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信技術(shù)，針對不同電壓等級和復(fù)雜程度的變電站有著不同的解決方案。在本文中提到基于嵌入式以太網(wǎng)的變電站自動化通信網(wǎng)絡(luò)。這也是未來發(fā)展的趨勢，為了實現(xiàn)變電站自動化通信系統(tǒng)更好的開放性、魯棒性和互操作性，對基于嵌入式以太網(wǎng)的變電站自動化通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)先級和實時性等問題需要重點考慮。

7.文獻資料

[1]王晨皓.現(xiàn)場總線技術(shù)及其在變電站自動化中的應(yīng)用[J].河科學(xué),2004,22(6):859-862.[2]李靜,于文斌.以太網(wǎng)在變電站自動化系統(tǒng)通信中的應(yīng)用[J].電力自動化設(shè)備，2006,7.[3]任雁銘,操豐梅,秦立軍等.基于嵌入式以太網(wǎng)的變電站自動化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)[J].電力系統(tǒng)自動化,200l,25(17):36-38．

[4]孫軍平,盛萬興等.新一代變電站自動化網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)研究[J].中國電機工程學(xué)報，2003,3(23):16-19.[5]王海峰,丁杰．對變電站內(nèi)若干網(wǎng)絡(luò)通信問題的探討[J].電網(wǎng)技術(shù),2004,28(24)：65-68,73．

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第三篇：通信個人工作總結(jié)

個人工作總結(jié)

轉(zhuǎn)眼一個月的時間就過去了，本人在公司領(lǐng)導(dǎo)的正確領(lǐng)導(dǎo)下，在同事們的團結(jié)合作和幫助中，較好地完成了各項實習(xí)工作任務(wù)，在學(xué)習(xí)和工作方面都有了更進一步的提高。通過該月前一周的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，我學(xué)到了很多東西，也對我將來的學(xué)習(xí)和工作目標的確定產(chǎn)生了深遠的影響。通過開始一周的實習(xí)培訓(xùn)豐富了本人的理論知識，增強了本人學(xué)習(xí)能力，開闊了視野，并使我對以后的工作有了定性的認識與理解，真是讓我收獲頗多。鞏固了我對通信工程專業(yè)的主業(yè)知識的了解，提高對實際設(shè)計勘察技能的認識，加深對通信工程建設(shè)設(shè)計的了解，更多的學(xué)習(xí)到了關(guān)于通信方面課本以外的知識。現(xiàn)將本月實習(xí)與培訓(xùn)內(nèi)容、實習(xí)培訓(xùn)收獲、以及未來我對工作努力的方向和此次感想等三方面作以總結(jié)。

一、實習(xí)與培訓(xùn)內(nèi)容

該月第一周培訓(xùn)各項技能與通信理論知識，培訓(xùn)課程有：CAD繪圖技能培訓(xùn)、EXCEL表格等應(yīng)用培訓(xùn)、通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢、通信工程建設(shè)強制性條文執(zhí)行要點、電源專業(yè)勘察技能培訓(xùn)、傳輸設(shè)備勘察技能培訓(xùn)、光纜線路勘察技能培訓(xùn)、無線基站勘察技能培訓(xùn)、室分勘察技能培訓(xùn)、查詢設(shè)計質(zhì)量管理培訓(xùn)、綜合管理介紹、市場業(yè)務(wù)介紹和溝通技巧等培訓(xùn)課程。培訓(xùn)學(xué)習(xí)結(jié)束后，接下來在設(shè)計院四所同事陳龍師傅的教導(dǎo)與指導(dǎo)下，為期一個周到東方實地學(xué)習(xí)如何勘察室外宏站傳輸信號的基本流程與技巧，勘察流程：第一步：用指北針找到方向指向北，記錄與實際向北的角度，并大致畫出天線安裝現(xiàn)場環(huán)境的草圖以便日后方便設(shè)計方案；第二步：用GPS導(dǎo)航出勘察地理位置并記錄下來；第三步：進行拍照（環(huán)拍30度各一張，最后全景拍兩張。注意：相片盡量能多拍就多拍）方便日后設(shè)計方案；第四步：記錄天線所能覆蓋地區(qū)的夾角；第五步：做好與甲方工作溝通交流，使得工程安全順利進行。

二、實習(xí)培訓(xùn)收獲

實習(xí)培訓(xùn)的這一個月，通過各項課程技能的培訓(xùn)，學(xué)習(xí)與認識到了如何用CAD軟件去設(shè)計圖紙并大致了解了一個工程方案的設(shè)計從開始到結(jié)束各個工作流程。學(xué)習(xí)了通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史、通信網(wǎng)絡(luò)的基本架構(gòu)及現(xiàn)狀和通信網(wǎng)絡(luò)的嚴禁趨勢。總體對通信工程設(shè)計員這一工作崗位的工作內(nèi)容及工作環(huán)境有了一定的認識。本人認真遵守勞動紀律，按時出勤，有效利用工作時間；堅守崗位，保證工作能按時完成三、日后工作感想

我將進一步發(fā)揚優(yōu)點，改進不足，拓寬思路，求真務(wù)實，全力做好本職工作。打算從以下幾個方面開展工作：一是加強工作能力。根據(jù)公司領(lǐng)導(dǎo)的工作要求，明確內(nèi)容、時限和需要達到的目標，把各項工作有機地結(jié)合起來，理清工作思路，提高辦事效率，增強工作實效。二是加強工作作風培養(yǎng)。始終保持良好的精神狀態(tài)，發(fā)揚吃苦耐勞、知難而進、精益求精、嚴謹細致、積極進取的工作作風。我將更加勤奮學(xué)習(xí)，提高自身各項素質(zhì)和技能，適應(yīng)公司發(fā)展要求。

符家波 2014年十二月10日

第四篇：ABS系統(tǒng)研究論文

摘要：

利用機械動力學(xué)仿真軟件ADAMS 建立汽車ABS的機械動力學(xué)模型，在MATLAB/SIMULINK 環(huán)境下建立Jetta GTX 轎車的ABS 控制模型，構(gòu)成了ABS 機電液一體化聯(lián)合仿真的動力學(xué)控制模型。利用MATLAB確定了ABS 的控制參數(shù)的門限值，進行了仿真結(jié)果數(shù)據(jù)處理和分析，與大量的ABS 實車道路試驗數(shù)據(jù)對比，改進模型準確度，獲得了正確和可行的ABS 仿真控制模型，為加速開發(fā)ABS 的控制算法奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：ABS 動力學(xué)控制模型 聯(lián)合仿真 ADAMS MATLAB/SIMULINK

第一章 概述

“ABS”（Anti-lockedBrakingSystem）中文譯為“防抱死剎車系統(tǒng)”.它是一種具有防滑、防鎖死等優(yōu)點的汽車安全控制系統(tǒng)。ABS是常規(guī)剎車裝置基礎(chǔ)上的改進型技術(shù)，可分機械式和電子式兩種。

現(xiàn)代汽車上大量安裝防抱死制動系統(tǒng)，ABS既有普通制動系統(tǒng)的制動功能，又能防止車輪鎖死，使汽車在制動狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向，保證汽車的制動方向穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生側(cè)滑和跑偏，是目前汽車上最先進、制動效果最佳的制動裝置。

普通制動系統(tǒng)在濕滑路面上制動，或在緊急制動的時候，車輪容易因制動力超過輪胎與地面的摩擦力而安全抱死。

近年來由于汽車消費者對安全的日益重視，大部分的車都已將ABS列為標準配備。如果沒有ABS，緊急制動通常會造成輪胎抱死，這時，滾動摩擦變成滑動摩擦，制動力大大下降。而且如果前輪抱死，車輛就失去了轉(zhuǎn)向能力；如果后輪先抱死，車輛容易產(chǎn)生側(cè)滑，使車行方向變得無法控制。所以，ABS系統(tǒng)通過電子機械的控制，以非常快的速度精密的控制制動液壓力的收放，來達到防止車輪抱死，確保輪胎的最大制動力以及制動過程中的轉(zhuǎn)向能力，使車輛在緊急制動時也具有躲避障礙的能力。

隨著世界汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，安全性日益成為人們選購汽車的重要依據(jù)。目前廣泛采用的防抱制動系統(tǒng)（ABS）使人們對安全性要求得以充分的滿足。

汽車制動防抱系統(tǒng)，簡稱為ABS，是提高汽車被動安全性的一個重要裝置。有人說制動防抱系統(tǒng)是汽車安全措施中繼安全帶之后的又一重大進展。汽車制動系統(tǒng)是汽車上關(guān)系到乘客安全性最重要的二個系統(tǒng)之一。隨著世界汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車的安全性越來越為人們重視。汽車制動防抱系統(tǒng)，是提高汽車制動安全性的又一重大進步。

ABS防抱制動系統(tǒng)由汽車微電腦控制，當車輛制動時，它能使車輪保持轉(zhuǎn)動，從而幫助駕駛員控制車輛達到安全的停車。這種防抱制動系統(tǒng)是用速度傳感器檢測車輪速度，然后把車輪速度信號傳送到微電腦里，微電腦根據(jù)輸入車輪速度，通過重復(fù)地減少或增加在輪子上的制動壓力來控制車輪的打滑率，保持車輪轉(zhuǎn)動。在制動過程中保持車輪轉(zhuǎn)動，不但可保證控制行駛方向的能力，而且，在大部分路面情況下，與抱死〔鎖死〕車輪相比，能提供更高的制動力量。

第二章 發(fā)展歷程

ABS系統(tǒng)的發(fā)展可以追溯到本世紀初期，早在1928年制動防抱理論就被提出，在30年代機械式制動防抱系統(tǒng)就開始在火車和飛機上獲得應(yīng)用，博世（BOSCH）公司在1936年第一個獲得了用電磁式車輪轉(zhuǎn)速傳感器獲取車輪轉(zhuǎn)速的制動防抱系統(tǒng)的專利權(quán)。

進入50年代，汽車制動防抱系統(tǒng)開始受到較為廣泛的關(guān)注。福特（FORD）公司曾于1954年將飛機的制動防抱系統(tǒng)移置在林肯（LINCOIN）轎車上，凱爾塞·海伊斯（KELSEHAYES）公司在1957年對稱為“AUTOMATIC”的制動防抱系統(tǒng)進行了試驗研究，研究結(jié)果表明制動防抱系統(tǒng)確實可以在制動過程中防止汽車失去方向控制，并且能夠縮短制動距離；克萊斯（CHRYSLER）公司在這一時期也對稱為“SKIDCONTROL”的制動防抱系統(tǒng)進行了試驗研究。由于這一時期的各種制動防抱系統(tǒng)采用的都是機械式車輪轉(zhuǎn)速傳感器的機械式制動壓力調(diào)節(jié)裝置，因此，獲取的車輪轉(zhuǎn)速信號不夠精確，制動壓力調(diào)節(jié)的適時性和精確性也難于保證，控制效果并不理想。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子控制制動防抱系統(tǒng)的發(fā)展成為可能。在60年代后期和70年代初期，一些電子控制的制動防抱系統(tǒng)開始進入產(chǎn)品化階段。凱爾塞·海伊斯公司在1968年研制生產(chǎn)了稱為“SURETRACK”兩輪制動防抱系統(tǒng)，該系統(tǒng)由電子控制裝置根據(jù)電磁式轉(zhuǎn)速傳感器輸入的后輪轉(zhuǎn)速信號，對制動過程中后輪的運動狀態(tài)進行判定，通過控制由真空驅(qū)動的制動壓力調(diào)節(jié)裝置對后制動輪缸的制動壓力進行調(diào)節(jié)，并在1969年被福特公司裝備在雷鳥（THUNDERBIRD）和大陸·馬克III（CONTINENTALMKIII）轎車上。

克萊斯勒公司與本迪克斯（BENDIX）公司合作研制的稱“SURE-TRACK”的能防止4個車輪被制動抱死的系統(tǒng)，在1971年開始裝備帝國（IMPERIAL）轎車，其結(jié)構(gòu)原理與凱爾塞·海伊斯的“SURE-TRACK”基本相同，兩者不同之處，只是在于兩個還是四個車輪有防抱制動。博世公司和泰威（TEVES）公司在這一時期也都研制了各自第一代電子控制制動防抱系統(tǒng)，這兩種制動防抱系統(tǒng)都是由電子控制裝置對設(shè)置在制動管路中的電磁閥進行控制，直接對各制動輪以電子控制壓力進行調(diào)節(jié)。

別克（BUICK）公司在1971年研制了由電子控制裝置自動中斷發(fā)動機點火，以減小發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩，防止驅(qū)動車輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動防抱轉(zhuǎn)系統(tǒng).瓦布科（WABCO）公司與奔馳（BENZ）公司合作，在1975年首次將制動防抱系統(tǒng)裝備在氣壓制動的載貸汽車上。

第一臺防抱死制動系統(tǒng)ABS(Ant-ilockBrakeSystem)，在1950年問世，首先被應(yīng)用在航空領(lǐng)域的飛機上，1968年開始研究在汽車上應(yīng)用。70年代，由于歐美七國生產(chǎn)的新型轎車的前輪或前后輪開始采用盤式制動器，促使了ABS在汽車上的應(yīng)用。1980年后，電腦控制的ABS逐漸在歐洲、美國及亞洲日本的汽車上迅速擴大。到目前為止，一些中高級豪華轎車，如西德的奔馳、寶馬、雅迪、保時捷、歐寶等系列，英國的勞斯來斯、捷達、路華、賓利等系列，意大利的法拉利、的愛快、領(lǐng)先、快意等系列，法國的波爾舍系列，美國福特的TX3、30X、紅彗星及克萊斯勒的帝王、紐約豪客、男爵、道奇、順風等系列，日本的思域，凌志、豪華本田、奔躍、俊朗、淑女300Z等系列，均采用了先進的ABS。到1993年，美國在轎車上安裝ABS已達46%，現(xiàn)今在世界各國生產(chǎn)的轎車中有近75%的轎車應(yīng)用ABS。

現(xiàn)今全世界已有本迪克斯、波許、摩根.戴維斯、海斯.凱爾西、蘇麥湯姆、本田、日本無限等許多公司生產(chǎn)ABS，它們中又有整體和非整體之分。預(yù)計隨著轎車的迅速發(fā)展，將會有更多的廠家生產(chǎn)。

這一時期的各種ABS系統(tǒng)都是采用模擬式電子控制裝置，由于模擬式電子控制裝置存在著反應(yīng)速慢、控制精度低、易受干擾等缺陷，致使各種ABS系統(tǒng)均末達到預(yù)期的控制效果，所以，這些防抱控制系統(tǒng)很快就不再被采用了。

進入70年代后期，數(shù)字式電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，為ABS系統(tǒng)向?qū)嵱没l(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。博世公司在1978年首先推出了采用數(shù)字式電子控制裝置的制動防泡系統(tǒng)--博世ABS2，并且裝置在奔馳轎車上，由此揭開了現(xiàn)代ABS系統(tǒng)發(fā)展的序幕。盡管博世ABS2的電子控制裝置仍然是由分離元件組成的控制裝置，但由于數(shù)字式電子控制裝置與模擬式電子控制裝置相比，其反應(yīng)速度、控制精度和可靠性都顯著提高，因此，博世ABS2的控制效果己相當理想。從此之后，歐、美、日的許多制動器專業(yè)公司和汽車公司相繼研制了形式多詳?shù)腁BS系統(tǒng)。

“自動防抱死剎車”的原理并不難懂，在遭遇緊急情況時，未安裝ABS系統(tǒng)的車輛來不及分段緩剎只能立刻踩死。由于車輛沖刺慣性，瞬間可能發(fā)生側(cè)滑、行駛軌跡偏移與車身方向不受控制等危險狀況！而裝有ABS系統(tǒng)的車輛在車輪即將達到抱死臨界點時，剎車在一秒內(nèi)可作用60至120次，相當于不停地剎車、放松，即相似于機械自動化的“點剎”動作。此舉可避免緊急剎車時方向失控與車輪側(cè)滑，同時加大輪胎摩擦力，使剎車效率達到90％以上。

從微觀上分析，在輪胎從滾動變?yōu)榛瑒拥呐R界點時輪胎與地面的摩擦力達到最大。在汽車起步時可充分發(fā)揮引擎動力輸出（縮短加速時間），如果在剎車時則減速效果最大（剎車距離最短）。ABS系統(tǒng)內(nèi)控制器利用液壓裝置控制剎車壓力在輪胎發(fā)生滑動的臨界點反復(fù)擺動，使在剎車盤不斷重復(fù)接觸、離開的過程而保持輪胎抓地力最接近最大理論值，達到最佳剎車效果。

ABS的運作原理看來簡單，但從無到有的過程卻經(jīng)歷過不少挫折（中間缺乏關(guān)鍵技術(shù)）！1908年英國工程師J.E.Francis提出了“鐵路車輛車輪抱死滑動控制器”理論，但卻無法將它實用化。接下來的30年中，包括Karl Wessel的“剎車力控制器”、Werner M?hl的“液壓剎車安全裝置”與Richard Trappe的“車輪抱死防止器”等嘗試都宣告失敗。在1941年出版的《汽車科技手冊》中寫到：“到現(xiàn)在為止，任何通過機械裝置防止車輪抱死危險的嘗試皆尚未成功，當這項裝置成功的那一天，即是交通安全史上的一個重要里程碑”，可惜該書的作者恐怕沒想到這一天竟還要再等30年之久。

當時開發(fā)剎車防抱死裝置的技術(shù)瓶頸是什么？首先該裝置需要一套系統(tǒng)實時監(jiān)測輪胎速度變化量并立即通過液壓系統(tǒng)調(diào)整剎車壓力大小，在那個沒有集成電路與計算機的年代，沒有任何機械裝置能夠達成如此敏捷的反應(yīng)！等到ABS系統(tǒng)的誕生露出一線曙光時，已經(jīng)是半導(dǎo)體技術(shù)有了初步規(guī)模的1960年代早期。

精于汽車電子系統(tǒng)的德國公司Bosch（博世）研發(fā)ABS系統(tǒng)的起源要追溯到1936年，當年Bosch申請“機動車輛防止剎車抱死裝置”的專利。1964年（也是集成電路誕生的一年）Bosch公司再度開始ABS的研發(fā)計劃，最后有了“通過電子裝置控制來防止車輪抱死是可行的”結(jié)論，這是ABS（Antilock Braking System）名詞在歷史上第一次出現(xiàn)！世界上第一具ABS原型機于1966年出現(xiàn)，向世人證明“縮短剎車距離”并非不可能完成的任務(wù)。因為投入的資金過于龐大，ABS初期的應(yīng)用僅限于鐵路車輛或航空器。Teldix GmbH公司從1970年和奔馳車廠合作開發(fā)出第一具用于道路車輛的原型機——ABS 1，該系統(tǒng)已具備量產(chǎn)基礎(chǔ)，但可靠性不足，而且控制單元內(nèi)的組件超過1000個，不但成本過高也很容易發(fā)生故障。

1973年Bosch公司購得50％的Teldix GmbH公司股權(quán)及ABS領(lǐng)域的研發(fā)成果，1975年AEG、Teldix與Bosch達成協(xié)議，將ABS系統(tǒng)的開發(fā)計劃完全委托Bosch公司整合執(zhí)行。“ABS 2”在3年的努力后誕生！有別于ABS 1采用模擬式電子組件，ABS 2系統(tǒng)完全以數(shù)字式組件進行設(shè)計，不但控制單元內(nèi)組件數(shù)目從1000個銳減到140個，而且有造價降低、可靠性大幅提升與運算速度明顯加快的三大優(yōu)勢。兩家德國車廠奔馳與寶馬于1978年底決定將ABS 2這項高科技系統(tǒng)裝置在S級及7系列車款上。

在誕生的前3年中，ABS系統(tǒng)都苦于成本過于高昂而無法開拓市場。從1978到1980年底，Bosch公司總共才售出24000套ABS系統(tǒng)。所幸第二年即成長到76000套。受到市場上的正面響應(yīng)，Bosch開始TCS循跡控制系統(tǒng)的研發(fā)計劃。1983年推出的ABS 2S系統(tǒng)重量由5.5公斤減輕到4.3公斤，控制組件也減少到70個。到了1985年代中期，全球新出廠車輛安裝ABS系統(tǒng)的比例首次超過1％，通用車廠也決定把ABS列為旗下主力雪佛蘭車系的標準配備。

1986年是另一個值得紀念的年份，除了Bosch公司慶祝售出第100萬套ABS系統(tǒng)外，更重要的是Bosch推出史上第一具供民用車使用的TCS/ ASR循跡控制系統(tǒng)。TCS/ ASR的作用是防止汽車起步與加速過程中發(fā)生驅(qū)動輪打滑，特別是防止車輛過彎時的驅(qū)動輪空轉(zhuǎn)，并將打滑控制在10％到20％范圍內(nèi)。由于ASR是通過調(diào)整驅(qū)動輪的扭矩來控制，因而又叫驅(qū)動力控制系統(tǒng)，在日本又稱之為TRC或TRAC。

ASR和ABS的工作原理方面有許多共同之處，兩者合并使用可形成更佳效果，構(gòu)成具有防車輪抱死和驅(qū)動輪防打滑控制(ABS /ASR)系統(tǒng)。這套系統(tǒng)主要由輪速傳感器、ABS/ ASR ECU控制器、ABS驅(qū)動器、ASR驅(qū)動器、副節(jié)氣門控制器和主、副節(jié)氣門位置傳感器等組成。在汽車起步、加速及行進過程中，引擎ECU根據(jù)輪速傳感器輸入的信號，當判定驅(qū)動輪的打滑現(xiàn)象超過上限值時，就進入防空轉(zhuǎn)程序。首先由引擎ECU降低副節(jié)氣門以減少進油量，使引擎動力輸出扭矩減小。當ECU判定需要對驅(qū)動輪進行介入時，會將信號傳送到ASR驅(qū)動器對驅(qū)動輪（一般是前輪）進行控制，以防止驅(qū)動輪打滑或使驅(qū)動輪的打滑保持在安全范圍內(nèi)。第一款搭載ASR系統(tǒng)的新車型在1987年出現(xiàn)，奔馳S 級再度成為歷史的創(chuàng)造者。

隨著ABS系統(tǒng)的單價逐漸降低，搭載ABS系統(tǒng)的新車數(shù)目于1988年突破了爆炸性成長的臨界點，開始飛快成長，當年Bosch的ABS系統(tǒng)銷售量首次突破300萬套。技術(shù)上的突破讓Bosch在1989年推出的ABS 2E系統(tǒng)首次將原先分離于引擎室（液壓驅(qū)動組件）與中控臺（電子控制組件）內(nèi)，必須依賴復(fù)雜線路連接的設(shè)計更改為“兩組件整合為一”設(shè)計！ABS 2E系統(tǒng)也是歷史上第一個舍棄集成電路，改以一個8 k字節(jié)運算速度的微處理器（CPU）負責所有控制工作的ABS系統(tǒng)，再度寫下了新的里程碑。該年保時捷車廠正式宣布全車系都已安裝了ABS，3年后（1992年）奔馳車廠也決定緊跟保時捷的腳步。

1990年代前半期ABS系統(tǒng)逐漸開始普及于量產(chǎn)車款。Bosch在1993年推出ABS 2E的改良版：ABS 5.0系統(tǒng)，除了體積更小、重量更輕外，ABS 5.0裝置了運算速度加倍（16 k字節(jié)）的處理器，該公司也在同年年中慶祝售出第1000萬套ABS系統(tǒng)。

ABS與ASR/ TCS系統(tǒng)已受到全世界車主的認同，但Bosch的工程團隊卻并不滿足，反而向下一個更具挑戰(zhàn)性的目標：ESP（Electronic Stabilty Program，行車動態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)）前進！有別于ABS與TCS僅能增加剎車與加速時的穩(wěn)定性，ESP在行車過程中任何時刻都能維持車輛在最佳的動態(tài)平衡與行車路線上。ESP系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向傳感器（監(jiān)測方向盤轉(zhuǎn)動角度以確定汽車行駛方向是否正確）、車輪傳感器（監(jiān)測每個車輪的速度以確定車輪是否打滑）、搖擺速度傳感器（記錄汽車繞垂直軸線的運動以確定汽車是否失去控制）與橫向加速度傳感器（測量過彎時的離心加速度以確定汽車是否在過彎時失去抓地力），在此同時、控制單元通過這些傳感器的數(shù)據(jù)對車輛運行狀態(tài)進行判斷，進而指示一個或多個車輪剎車壓力的建立或釋放，同時對引擎扭矩作最精準的調(diào)節(jié)，某些情況下甚至以每秒150次的頻率進行反應(yīng)。整合ABS、EBD、EDL、ASR等系統(tǒng)的ESP讓車主只要專注于行車，讓計算機輕松應(yīng)付各種突發(fā)狀況。

延續(xù)過去ABS與ASR誕生時的慣例，奔馳S 級還是首先使用ESP系統(tǒng)的車型（1995年）。4年后奔馳公司就正式宣布全車系都將ESP列為標準配備。在此同時，Bosch于1998及2001年推出的ABS 5.7、ABS 8.0系統(tǒng)仍精益求精，整套系統(tǒng)總重由2.5公斤降至1.6公斤，處理器的運算速度從48 k字節(jié)升級到128 k字節(jié)，奔馳車廠主要競爭對手寶馬與奧迪也于2001年也宣布全車系都將ESP列為標準配備。Bosch車廠于2003年慶祝售出超過一億套ABS系統(tǒng)及1000萬套ESP系統(tǒng)，根據(jù)ACEA（歐洲車輛制造協(xié)會）的調(diào)查，今天每一輛歐洲大陸境內(nèi)所生產(chǎn)的新車都搭載了ABS系統(tǒng)，全世界也有超過60％的新車擁有此項裝置。

“ABS系統(tǒng)大幅度提升剎車穩(wěn)定性同時縮短剎車所需距離”Robert Bosch GmbH（Bosch公司的全名）董事會成員Wolfgang Drees說。不像安全氣囊與安全帶（可以透過死亡數(shù)目除以車禍數(shù)目的比例來分析），屬于“防患于未然”的ABS系統(tǒng)較難以真實數(shù)據(jù)佐證它將多少人從鬼門關(guān)前搶回？但據(jù)德國保險業(yè)協(xié)會、汽車安全學(xué)會分析了導(dǎo)致嚴重傷亡交通事故的原因后的研究顯示，60%的死亡交通事故是由于側(cè)面撞車引起的，30%到40%是由于超速行駛、突然轉(zhuǎn)向或操作不當引發(fā)的。我們有理由相信ABS及其衍生的ASR與ESP系統(tǒng)大幅度降低緊急狀況發(fā)生車輛失去控制的機率。NHTSA（北美高速公路安全局）曾估計ABS系統(tǒng)拯救了14563名北美駕駛?cè)说男悦?/p>

從ABS到ESP，汽車工程師在提升行車穩(wěn)定性的努力似乎到了極限（民用型ESP系統(tǒng)誕生至今已近10年），不過就算計算機再先進仍須要駕駛?cè)说倪m當操作才能發(fā)揮最大功效。

多數(shù)車主都沒有遭遇過緊急狀況（也希望永遠不要），卻不能不知道面臨關(guān)鍵時刻要如何應(yīng)對？在緊急情況下踩下剎車時，ABS系統(tǒng)制動分泵會迅速作動，剎車踏板立刻產(chǎn)生異常震動與顯著噪音（ABS系統(tǒng)運作中的正常現(xiàn)象），這時你應(yīng)毫不猶豫地用力將剎車踩死（除非車上擁有EBD剎車力輔助裝置，否則大多數(shù)駕駛者的剎車力量都不足），另外ABS能防止緊急剎車時的車輪抱死現(xiàn)象、所以前輪仍可控制車身方向。駕駛者應(yīng)邊剎車邊打方向進行緊急避險，以向左側(cè)避讓路中障礙物為例，應(yīng)大力踏下剎車踏板、迅速向左轉(zhuǎn)動方向盤90度，向右回輪180度，最后再向左回90度。最后要提的是ABS系統(tǒng)依賴精密的車輪速度傳感器判斷是否發(fā)生抱死情況？平時要經(jīng)常保持在各個車輪上的傳感器的清潔，防止有泥污、油污特別是磁鐵性物質(zhì)粘附在其表面，這些都可能導(dǎo)致傳感器失效或輸入錯誤信號而影響ABS系統(tǒng)正常運作。行車前應(yīng)經(jīng)常注意儀表板上的ABS故障指示燈，如發(fā)現(xiàn)閃爍或長亮，ABS系統(tǒng)可能已經(jīng)故障（尤其是早期系統(tǒng)），應(yīng)該盡快到維修廠排除故障。

要提醒的是，ABS/ ASR/ ESP系統(tǒng)雖然是高科技的結(jié)晶，但并不是萬能的，也別因為有了這些行車主動安全系統(tǒng)就開快車。

第三章 工作原理

控制裝置和ABS警示燈等組成，在不同的ABS系統(tǒng)中，制動壓力調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)形式和工作原理往往不同，電子控制裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和控制邏輯也可能ABS通常都由車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動壓力調(diào)節(jié)裝置、電子不盡相同。

在常見的ABS系統(tǒng)中，每個車輪上各安裝一個轉(zhuǎn)速傳感器，將有關(guān)各車輪轉(zhuǎn)速的信號輸入電子控制裝置。電子控制裝置根據(jù)各車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號對各個車輪的運動狀態(tài)進行監(jiān)測和判定，并形成相應(yīng)的控制指令。制動壓力調(diào)節(jié)裝置主要由調(diào)壓電磁閥組成，電動泵組成和儲液器等組成一個獨立的整體，通過制動管路與制動主缸和各制動輪缸相連。制動壓力調(diào)節(jié)裝置受電子控制裝置的控制，對各制動輪缸的制動壓力進行調(diào)節(jié)。

ABS的工作過程可以分為常規(guī)制動，制動壓力保持制動壓力減小和制動壓力增大等階段。在常規(guī)制動階段，ABS并不介入制動壓力控制，調(diào)壓電磁閥總成中的各進液電磁閥均不通電而處于開啟狀態(tài)，各出液電磁閥均不通電而處于關(guān)閉狀態(tài)，電動泵也不通電運轉(zhuǎn)，制動主缸至各制動輪缸的制動管路均處于溝通狀態(tài)，而各制動輪缸至儲液器的制動管路均處于封閉狀態(tài)，各制動輪缸的制動壓力將隨制動主缸的輸出壓力而變化，此時的制動過程與常規(guī)制動系統(tǒng)的制動過程完全相同

在制動過程中，（如下圖所示）電子控制裝置根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的車輪轉(zhuǎn)速信號判定有車輪趨于抱死時，ABS就進入防抱制動壓力調(diào)節(jié)過程。例如，電子控制裝置判定右前輪趨于抱死時，電子控制裝置就使控制右前輪刮動壓力的進液電磁閥通電，使右前進液電磁閥轉(zhuǎn)入關(guān)閉狀態(tài)，制動主缸輸出的制動液不再進入右前制動輪缸，此時，右前出液電磁閥仍末通電而處于關(guān)閉狀態(tài)，右前制動輪缸中的制動液也不會流出，右前制動輪缸的刮動壓力就保持一定，而其它末趨于抱死車輪的制動壓力仍會隨制動主缸輸出壓力的增大而增大；如果在右前制動輪缸的制動壓力保持一定時，電子控制裝置判定右前輪仍然趨于抱死，電子控制裝置又使右前出液電磁閥也通電而轉(zhuǎn)入開啟狀態(tài)，右前制動輪缸中的部分制動波就會經(jīng)過處于開啟狀態(tài)的出液電磁閥流回儲液器，使右前制動輪缸的制動壓力迅速減小右前輪的抱死趨勢將開始消除，隨著右前制動輪缸制動壓力的減小，右前輪會在汽車慣性力的作用下逐漸加速；當電子控制裝置根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號判定右前輪的抱死趨勢已經(jīng)完全消除時，電子控制裝置就使右前進液電磁閥和出液電磁閥都斷電，使進液電磁閥轉(zhuǎn)入開啟狀態(tài)，使出液電磁閥轉(zhuǎn)入關(guān)閉狀態(tài)，同時也使電動泵通電運轉(zhuǎn)，向制動輪缸泵輸送制動液，由制動主缸輸出的制動液經(jīng)電磁閥進入右前制動輪缸，使右前制動輪缸的制動壓力迅速增大，右前輪又開抬減速轉(zhuǎn)動。（參見：汽車電子控制基礎(chǔ)，曹家喆 主編，機械工業(yè)出版社，2007年10月）

ABS通過使趨于抱死車輪的制動壓力循環(huán)往復(fù)而將趨于防抱車輪的滑動率控制，在峰值附著系數(shù)滑動率的附近范圍內(nèi)，直至汽車速度減小至很低或者制動主缸的常出壓力不再使車輪趨于抱死時為止。制動壓力調(diào)節(jié)循環(huán)的頻率可達3~20HZ。在該ABS中對應(yīng)于每個制動輪缸各有對進液和出液電磁閥，可由電子控制裝置分別進行控制，因此，各制動輪缸的制動壓力能夠被獨立地調(diào)節(jié)，從而使四個車輪都不發(fā)生制動抱死現(xiàn)象。

盡管各種ABS的結(jié)構(gòu)形式和工作過程并不完全相同，但都是通過對趨于抱死車輪的制動壓力進行自適應(yīng)循環(huán)調(diào)節(jié)，來防止被控制車輪發(fā)生制動抱死。

第四章 汽車ABS 機械動力學(xué)模型

1.汽車ABS 仿真模型建立的要求：

(1)在仿真建模過程中要考慮到模型的準確性和可信度，在不失真的前提下盡量簡化仿真模型，減少自由度數(shù)，提高求解效率。

(2)能夠正確的根據(jù)路面條件、道路狀況、制動強度和法向載荷實時計算出車速和輪速，使模型盡可能反映實車的運動狀況。

(3)具有仿真建模改進的能力，能方便地修改子模型的參數(shù)，不需要花費很大精力或者重新建模，就可以在設(shè)計階段，插入或改變仿真模型。

ADAMS 軟件計算功能強大，求解器效率高，具有多種專業(yè)模塊和工具包，以及與其它CAD 軟件的接口，可方便快捷地建立機械動力學(xué)模型，支持Fortran 和C 語言，便于用戶進行二次開發(fā)[1]。基于ADAMS軟件的上述優(yōu)點，利用ADAMS 軟件建立汽車制動防抱死系統(tǒng)（ABS）的機械動力學(xué)模型。2.模型建立：

汽車是一個復(fù)雜的動力學(xué)系統(tǒng)，對汽車的ABS 制動性能進行模擬仿真，輸入的參數(shù)包括制動初速，路面條件如干鋪設(shè)路面、濕鋪設(shè)路面、雪路面、冰路面、對開路面、對接路面等，道路狀況如直道、彎道、上坡、下坡等和整車參數(shù)。輸出的參數(shù)包括汽車制動過程中整車和車輪的運動狀態(tài)，如制動時間、制動距離、制動減速度、車輪滑移率、車輪角減速度、制動器制動力、地面制動力、地面?zhèn)认蛄ΑM擺力矩等。

根據(jù)以上研究目的，對整車進行適當簡化。汽車懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式和轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)型式對汽車制動性能的影響不大，仿真模型中的慣性參數(shù)由Pro/ENGINEER 軟件三維實體建模計算得到，對懸架系和轉(zhuǎn)向系簡化如下：

懸架系統(tǒng)只考慮懸架的垂直變形；轉(zhuǎn)向系忽略車輪定位角和轉(zhuǎn)向傳動裝置。把汽車簡化為具有十個剛體的模型，共14 個自由度。十個剛體分別為車身、一個后非獨立懸掛組質(zhì)量、兩個前獨立懸掛組質(zhì)量（兩個前輪橫擺臂和兩個前輪轉(zhuǎn)向節(jié)）、四個車輪。兩前輪共有3 個自由度，車身具有3 個轉(zhuǎn)動和3 個平動自由度，兩后輪各有1 個自由度，前懸架各有一個自由度，后懸架1 個自由度，如圖1 所示。

圖1 整車仿真模型

1—車身 2—后輪 3—后懸架 4—前輪

5—前懸架 6—橫擺臂 7—轉(zhuǎn)向節(jié)

仿真模型包括以下幾個子模型：

轉(zhuǎn)向系模型：以轉(zhuǎn)向角約束直接作用于左轉(zhuǎn)向節(jié)。

前懸架模型：前懸架是獨立懸架，一側(cè)的簡化模型如圖2 所示。轉(zhuǎn)向節(jié)簡化如圖2 中3 所示，用轉(zhuǎn)動副與前輪連接。橫擺臂與減振器以球鉸分別與轉(zhuǎn)向節(jié)和車身連接。

圖2 懸架的簡化模型

1—車身 2—橫擺臂 3—轉(zhuǎn)向節(jié) 4—輪胎 5—前懸架 6—彈簧

A—轉(zhuǎn)動副 B—球鉸 C—轉(zhuǎn)動副 D—滑柱鉸 E—球鉸

后懸架是非獨立懸架，只考慮垂直方向的自由度，懸架與車身之間用平移副表示它們之間的相對運動，懸架與車身用彈簧阻尼連接，與后輪用轉(zhuǎn)動副連接。

輪胎模型：車輛的各種運動狀態(tài)主要是通過輪胎與路面的作用力引起的。采用力約束方法，不考慮輪胎拖距、回正力矩以及滾動阻力的影響。采用ADAMS 提供的非線性Pacejka 輪胎模型[2]。

制動器模型：采用美國高速公路車輛仿真模型中的制動器模型。

液壓模型：采用ADAMS 中液壓模塊（ADAMS/Hydraulics）建立制動系統(tǒng)的液壓仿真模塊。

路面模型：設(shè)計出路面模型可進行對開路面和對接路面制動過程的仿真計算。利用ADAMS 中提供的平面（Plane）作為路面模型的基礎(chǔ)，定義了平面（Plane）的長、寬等參數(shù)，使得汽車制動過程有足夠的空間，利用平面－圓（Plane-Circle）接觸力（Contact）表示車輪與地面之間的法向作用力。ADAMS輪胎模型中沒有附著系數(shù)變化的路面模塊，為此在ADAMS 提供的路面模塊基礎(chǔ)上，對對接路面采用在路面模型上加入標記點（Marker）的方法，分別求出前輪和后輪質(zhì)心到標記點X 方向上的距離。當距離為正時說明輪胎已經(jīng)跨過了標記點，此時根據(jù)所規(guī)定的路面情況對輪胎附著系數(shù)進行改變，使得模型可以計算路面附著系數(shù)變化。對開路面也采取了相同的加入標記點的方法，進行計算左右側(cè)輪胎相對于標記點Y 方向上的距離。（參見：汽車車身電子與控制技術(shù)，陳無畏 主編，機械工業(yè)出版社，2008年02月）

第五章 制動防抱死系統(tǒng)ABS 的控制模型

在ADAMS 中定義了與MATLAB/SIMULINK 的接口，把ADAMS 中建立的非線性機械模型轉(zhuǎn)化為SIMULINK 的S－FUNCTION 函數(shù)，再把S－FUNCTION 函數(shù)加入到控制模型里，這樣就可以方便的利用SIMULINK 提供的各種強大的工具進行控制模型開發(fā)，在MATLAB 軟件下進行聯(lián)合仿真計算[3]。圖3 所示為MATLAB/SIMULINK中表示的ADAMS 機械模型，在ADAMS 中定義四個車輪的制動力矩為輸入變量，定義四個車輪的速度和滑移率為輸出變量，保存在.m 文件中由MATLAB 調(diào)用。

圖3 ADAMS子模塊

圖4 所示

為在MATLAB/SIMULINK 下開發(fā)的ABS 控制模塊，圖中深色的部分為ADAMS 生成的子模塊，輸入?yún)?shù)為制動力矩，輸出參數(shù)為車輪速度和車輪滑移率，以車輪的加速度/減速度和車輪滑移率為控制參數(shù)。（參見：汽車車身電子與控制技術(shù)，陳無畏 主編，機械工業(yè)出版社，2008年02月）

圖4 ABS 仿真控制模型

第六章 ABS 聯(lián)合仿真控制規(guī)律結(jié)果與分析

1.確定車輪加速度和參考滑移率的門限值

根據(jù)ADAMS 仿真制動過程計算出的車輪加速度曲線，分析出加速度門限值為w&

1、減速度門限值為w&2。車輪滑移率下門限值λ1，上門限值λ2。

車輪的加、減速度和滑移率的門限值的確定是一個反復(fù)交替驗證過程。方法為：計算車輪的加、減速度和參考滑移率，以參考滑移率為控制參數(shù)初步確定車輪的加、減速度的門限值，再以車輪加、減速度門限值控制車輪的滑移率,確定滑移率的門限值。圖4 中深色的部分為ADAMS 生成的機械模型，在MATLAB作為一個S－FUNCTION 函數(shù)參與運算。通過上述交替驗證的方法，車輪滑移率和加速度的仿真變化曲線如圖5 所示，實車測試數(shù)據(jù)如圖6 所示。比較圖5 和圖6，可以看出仿真數(shù)據(jù)與實車測試數(shù)據(jù)相吻合，驗證了車輪加速度門限值和滑移率門限值的確定是合理的。

圖5 仿真試驗數(shù)據(jù)

圖6 試車實驗數(shù)據(jù) 圖6 實車試驗數(shù)據(jù)

選取適當滑移率門限值λ1，λ2是控制的關(guān)鍵問題之一。如果車輪的滑移率大于路面峰值附著系數(shù)相應(yīng)的滑移率λOPT，車輪的側(cè)向附著力很低。在有側(cè)向風、道路傾斜或轉(zhuǎn)向制動等對車輛產(chǎn)生橫向力情況下，或左右車輪的地面制動力不相等時，路面不能提供足夠的側(cè)向力使車輛保持行駛方向，車輛容易發(fā)生危險的甩尾情況，因此滑移率門限值的上限應(yīng)小于λOPT。

理想的ABS 系統(tǒng)應(yīng)能把制動壓力調(diào)節(jié)到一個合適的范圍內(nèi)，使得車輪的滑移率保持在λOPT附近。如果（λ2 － λ1）取值較小，則控制過程的保壓時間較短，需進行頻繁的壓力調(diào)節(jié)，壓力調(diào)節(jié)器需進行頻繁的動作，而壓力調(diào)節(jié)器和制動器需要一定的響應(yīng)時間，過于頻繁的壓力調(diào)節(jié)會使壓力調(diào)節(jié)器和制動器來不及響應(yīng)，達不到控制效果。如果（λ2 － λ1）取值較大，車輪的運動狀態(tài)不能及時的控制，車輪的速度波動范圍很大，還會造成制動效能降低。2.ABS 的控制周期

控制周期取決于車速信號采集頻率，制動壓力調(diào)節(jié)器的響應(yīng)時間和控制邏輯運算時間之和。在仿真模型里進行了控制周期對ABS 控制影響的分析。

模型中采用了改變控制模型與車輛模型之間的通訊時間來實現(xiàn)控制周期的模擬。以通訊時間為0.1s 和0.15s 為例，得到結(jié)果如圖7和圖8所示。從兩圖中可以看到控制周期增大，滑移率變化范圍增大，說明車輪的線速度變化范圍增大，車輪的抱死趨勢強烈。在開發(fā)ABS 的時候，應(yīng)盡力縮短控制周期。的聯(lián)合仿真 圖9 為左前輪3～5s 的ABS 仿真試驗數(shù)據(jù)，按照邏輯門限值的方式進行控制。從圖9 中可以看出，在加速度為－20m/s2 附近，進行了快速減壓，車輪的加速度增大，但車輪速度仍在減小。然后在加速度為－22m/s2 時出現(xiàn)了保壓過程，此時滑移率為0.17 左右。緊接著是一個壓力逐漸增加的過程，在這個過程中車輪的加速度逐步減小，但車輪速度繼續(xù)增加，此時車輪滑移率控制在0.1 附近，接著又是一個短暫的保壓過程，車輪的加速度增大，此后又開始了新的一輪的制動壓力的調(diào)節(jié)。車輪的加速度在（－20～20）m/s2之間，管路壓力在（1.5～4.5）MPa 之間。圖10 為道路試驗數(shù)據(jù)，比較兩圖，仿真數(shù)據(jù)與試驗數(shù)據(jù)基本吻合。（參見：張躍今，宋健.多體動力學(xué)仿真軟件－ADAMS 理論及應(yīng)用研討.機械科學(xué)與技術(shù)，1997.9）

圖9 左前輪3～5s 的仿真試驗數(shù)據(jù)

圖10 左前輪3～5s 的道路試驗數(shù)據(jù)

第七章 結(jié)論

(1)用兩個軟件

ADAMS 和MATLAB/SIMULINK分別建立機械模型和控制模型，發(fā)揮各自的優(yōu)點進行聯(lián)合仿真計算，精度較高。

(2)采用交替驗證的方法，確定車輪滑移率和加速度的門限值效果較好。(3)仿真數(shù)據(jù)與道路試驗數(shù)據(jù)基本吻合，證明仿真方法和仿真模型可行。(4)此模型較準確地反映ABS 制動過程各參數(shù)的變化情況，可以此為基礎(chǔ)進行實車的ABS 控 制算法的開發(fā)，縮短開發(fā)時間，減少開發(fā)經(jīng)費。

(5)此模型還易于擴展，進一步開發(fā)和研究ABS 以及與ASR(Acceleration Slip Regulation)、ACC(Adaptive Cruise Control)的集成化系統(tǒng)。

致 謝

在這短短幾個月的時間里畢業(yè)論文能夠得以順利完成，并非一人之功。感謝所有指導(dǎo)過我的老師，幫助過我的同學(xué)和一直關(guān)心、支持著我的家人。感謝你們對我的教誨、幫助和鼓勵。在這里，我要對你們表示深深的謝意！

感謝我的指導(dǎo)老師——田文超老師，沒有您認真、細致的指導(dǎo)就沒有這篇論文的順利完成。和您的交流并不是很多，但只要是您提醒過該注意的地方，我都會記下來。事實證明，這些指導(dǎo)對我?guī)椭艽蟆?/p>

感謝我的父母，沒有他們，就沒有我的今天。你們的鼓勵與支持，是我前進的強大動力和堅實后盾。

最后，感謝身邊所有的老師、朋友和同學(xué)，感謝你們?nèi)陙淼年P(guān)照與寬容，與你們一起走過的繽紛時代，將會是我一生最珍貴的回憶。

參考文獻：

1.汽車電子技術(shù)，遲瑞娟，李世雄 主編，國防工業(yè)出版社，2008年08月 2.汽車電子控制基礎(chǔ)，曹家喆 主編，機械工業(yè)出版社，2007年10月 3.汽車車身電子與控制技術(shù)，陳無畏 主編，機械工業(yè)出版社，2008年02月

4.張躍今，宋健.多體動力學(xué)仿真軟件－ADAMS 理論及應(yīng)用研討.機械科學(xué)與技 術(shù)，1997.9 5.ADAMS Reference Manual Version 12, Mechanical Dynamics, Inc.6.Matlab Referen ce Manual Version 6.1.Mathworks Inc.

第五篇：人事管理系統(tǒng)研究意義

本課題的研究目的及意義

現(xiàn)代的社會中，辦公自動化進入社會的每一個角落已經(jīng)勢不可擋，而人事管理系統(tǒng)是辦公自動化的一個小小體現(xiàn)，它為人事管理大量又繁雜的員工數(shù)據(jù)工作提供了方便，提高了人事管理工作的效率，為辦公自動化的普及奠定了基礎(chǔ)。人事管理系統(tǒng)是任何一個現(xiàn)代化企事業(yè)單位不可或缺的部份,它的內(nèi)容對于企事業(yè)的管理者來說至關(guān)重要。人事管理系統(tǒng)應(yīng)該能夠為管理者提供充足的信息和快捷的查詢手段。但在我所處的城市，很多單位并沒有對人事工作進行電子化管理，還是那種管理人員多，管理效率低，決策依據(jù)少的尷尬局面。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高,計算機科學(xué)日漸成熟,其強大的功能已為人們深刻認識，它已進入人類社會的各個領(lǐng)域并發(fā)揮著越來越重要的作用。作為計算機應(yīng)用的一部分,使用計算機對人事信息進行管理,具有著傳統(tǒng)管理所無法比擬的優(yōu)點。例如：檢索迅速、查找方便、可靠性高、存儲量大、壽命長、成本低等。這些優(yōu)點能夠極大地提高了人事管理的效率。因此，開發(fā)這樣一套管理軟件,對單位人事管理工作進行有效電子化管理，化簡繁瑣的手工操作，提高工作效率都是很有意義的事情。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們對于運用計算機來輔助，協(xié)調(diào)和管理自身工作的需要正在逐步提高。而面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計在當今應(yīng)用程序的開發(fā)過程中具有重要的地位，它的最大的優(yōu)點就是能夠提高程序開發(fā)的質(zhì)量和開發(fā)。經(jīng)過分析，我使用Visual C++開發(fā)工具，利用其提供的各種面向?qū)ο蟮拈_發(fā)工具，首先在短時間內(nèi)建立系統(tǒng)應(yīng)用原型，然后對初始原型系統(tǒng)進行需求迭代，不斷修正和改進，直到形成用戶滿意的可行系統(tǒng)。