1.1 研究背景

随着经济的发展和人民生活水平的提高，汽车逐渐成为家庭出行的必备产品。自汽车诞生以来，车辆制动系统在汽车上一直扮演着极为重要的角色。汽车制动系统从原始、简单，到逐渐趋于成熟、稳定、可靠，经历了漫长的发展历程。汽车的制动性能是由汽车的制动系统决定的，制动性能是汽车的主要性能之一。汽车的制动性能关系到人的安全，是汽车行驶的重要保障。现今，越来越多形式的制动系统投入到了应用当中，越来越多结构各异的汽车制动系统被研发出来。近些年来，随着道路质量的提高和高速公路的快速发展，汽车行驶速度越来越快，因此对汽车制动性能的要求越来越严格。随着现代电子技术的快速发展以及智能汽车研究的进步，制动系统也从以前的机械式制动系统慢慢发展为现在的传统液压制动系统、传统液压制动系统也正在逐渐发展为电子液压制动系统，制动能量方面也逐渐发展为动力制动和伺服制动^[1]。汽车主动安全技术受到人们的关注和重视，汽车防抱死制动系统（ABS）、电子稳定性程序（ESP）等技术得到快速发展。

1.2 国内外研究现状分析

1.2.1乘用车制动系统发展历史

乘用车最原始的制动装置是驾驶员操纵一组简单的机械装置，向制动器施加作用力，当时的车辆的质量比较小，速度很低，机械制动可以满足车辆制动的需要。随着汽车自身质量和装载质量的增加，单纯的机械制动器已无法满足需要。这时，开始出现了真空助力装置。1932年生产的质量为2860kg的凯迪拉克V16车四轮采用了直径419.1mm的鼓式制动器，带有制动踏板控制的真空助力装置。林肯公司也在1932年推出了采用通过四根软索控制的带真空加力器的鼓式制动器，安装在V12轿车上。随着科学技术的发展，汽车工业尤其是军用车辆的制动系统有了新的突破：液压制动是继机械制动后的又一重大革新。Duesenberg Eight车率先使用了轿车液压制动器。克莱斯勒的四轮液压制动器也于1924年问世。通用和福特分别于1934年和1939年采用了液压制动技术。1950年以后，液压助力制动器开始被大范围采用。20世纪80年代后期，由于电子技术的发展迅速，世界汽车技术领域取得了令人瞩目的成就，防抱死制动系统(ABS—anti-locked braking system) 得到广泛推广和使用。ABS集微电子技术、精密加工技术、液压控制技术为一体，是机电一体化的高技术产品，大大提高了汽车的主动安全性和操纵性。防抱装置一般包括三部分：传感器、控制器(CPU)与压力调节器。传感器接收运动参数：如车轮角速度、角加速度、车速等传送给CPU，CPU进行计算并与规定的数值进行比较后，向压力调节器发出指令,压力调节器随之调节制动压力，产生动作。1936年，德国博世公司申请的一项电液控制的ABS装置专利，促进了防抱制动系统在汽车上的应用。1954年FORD公司开始在林肯轿车上装备ABS，1969年又使用了真空助力的ABS制动器；1971年，克莱斯勒车采用了四轮电子控制的ABS装置。这些早期的ABS装置性能尚有欠缺，可靠性不够理想，而且成本很高。1979年，默·本茨推出了一种性能可靠、带有独立液压助力器的全数字电子系统控制的ABS制动装置。1985年美国又开发出了带有数字显示微处理器、复合主缸、液压制动助力器、电磁阀及执行器“一体化”的ABS装置。随着大规模集成电路和超大规模集成电路技术的出现，以及电子信息处理技术的高速发展，ABS成为性能可靠、成本日趋下降的具有广泛应用前景的成熟产品。1992年ABS的世界年产量已超过1000万辆份，全世界范围内汽车ABS的装用率超过20%。一些国家和地区(如欧洲、日本、美国等)已制定法规，ABS成为汽车的标准设备^[2]。

1.2.2国外研究现状

在汽车制动技术方面，线控制动技术早已成为国外企业和研究机构的研究热点。2002年福特汽车公司的Focus FCV制动系统采用了制动踏板与制动系统非机械方式连接的线控制动。在1999年法兰克福车展上，Bosch公司展出了被认为是电子机械制动系统（EMB）前身的电子液压制动系统（EHB）。此后Bosch和Daimler-Chrysler公司开始研究用于商业的EHB系统。摩托罗拉公司进行了嵌入式软件方面的研究。目前已有一些厂商将EHB系统应用于汽车的批量生产中，如2004奔驰CLK敞篷版、SL500等。从20世纪90年代开始，一些著名的汽车电子零部件厂商陆续进行了与EMB相关的研究，并申请了一系列专利。目前EMB系统仍在试验阶段，并无批量装车的产品进入市场，只是在概念车上应用^[3]。

文献[4]中SavitskiD,Ivanov V , Schleinin D等人对解耦电液制动系统的高级控制功能进行了分析和实验研究。这些功能涉及连续车轮打滑控制、制动踏板感觉变化和制动抖动补偿。所进行的研究表明，电动液压制动系统通过常规和电动车辆的安全性和驾驶舒适性相关标准提高了性能^[4]。文献[5]提出了滑模控制、惯性延迟观测器等先进控制策略（IDO）和模型跟踪控制用于估计防抱死制动系统型号,采用滑模控制来显示不变性手段，系统响应对系统参数不敏感状态和干扰是利用模型设计的惯性延迟观测器和控制律进行估计跟随控制^[5]。文献[6] W Abeysiriwardhana提出了一种基于反作用力的双电机控制方法的新型线控制动器。该系统采用两个具有干扰观测器和反作用力观测器的线性执行器，以提供踏板力放大和踏板收回功能。该系统包括一个力控制器，为驾驶员提供踏板感觉。机电制动位置控制用来提供制动力。对该系统进行了不同条件下的仿真，测试了系统的性能和鲁棒性^[6]。文献[7]研究了一种广泛应用的制动模型和几种制动控制方案，提出了一种提高车辆稳定性和安全性的整车控制方案，即基于整车制动模型的仿真验证了所提出的模糊逻辑控制方案在车辆横摆稳定性控制中的有效性^[7]。文献[8]中为了取代传统的汽车制动系统，Ma L X提出了一种新型的汽车制动执行器-分散式电液制动系统（DEHB）。该系统的执行机构由电机驱动，取代了传统的真空助力器，使制动压力得到快速的线性控制。因此，该系统具有响应速度快、控制性能好、结构简单等优点^[8]。

1.2.3国内研究现状

在我国汽车制动系统领域，较为成熟的制动系统主要有ABS制动系统。我国对ABS的研究开始于20世纪80年代初，主要的研究单位有长春第一汽车技术中心、东风汽车工程研究院、交通部重庆公路研究所、山东重型汽车研究所、西安公路交通大学、清华大学和万向集团等。这种制动系统已被广泛应用于大多数的汽车制动系统中。ABS制动系统的设计依据主要有汽车车轮的加速门以及减速门的极限值以及汽车在制动过程中的滑行率等。这种制动系统在制动设计过程中虽然较为简单，但是在系统设备调试的过程中却非常有难度。每一种形式的车辆在配置制动系统的过程中都需要有针对性的制动系统设计，并且要在不同的道路上进行反复的验证。在设计理论上来讲，汽车在制动过程中的车轮滑移率并不是保持在了最佳的滑移率之上，因此我们可以从设计角度认为制动系统并没有达到最大的制动效果。因此我们在考虑制动滑移率的问题上还需要针对车轮抱死或者是打滑的滑移率。因此ABS制动系统就是在这样的设计基础上来实现汽车制动系统的安全可靠有效。ABS制动系统为了有效地克服上述制动问题，在系统中新增加了驱动防滑控制系统。驱动防滑控制系统在一定意义上来讲是ABS制动系统的一种功能上的延伸和拓展。驱动防滑控制系统主要控制装置实现了电子控制，能够更加智能化地实现制动控制，还可以在一定程度上实现对车轮速度的监视^[9]。