气压制动系统框架下的建模及其稳健性设计思路构建

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摘 要：气压制动系统作为车辆中比较常见的一种系统装置，由于在实际工作运行的环境结构比较复杂，因此，进行该系统的建模设计过程中，如果只进行静态特性的设计考虑，将会与实际的工作运行情况之间产生较大的偏差，影响气压制动系统在实际工作运行中的稳健性。本文将通过对于气压制定系统的结构原理分析基础上，对其系统建模以及稳健性设计进行分析研究，以促进在实际中的设计应用。

关键词：气压制动系统；设计建模；结构原理；稳健性；分析研究

气压制动系统作为车辆运行中比较常见一种的系统装置，由于在实际工作运行中受到很多不确定因素的作用和影响，因此，进行不确定参数状态下的气压制动系统模型的设计构建，需要对其稳健性进行分析研究。这也是气压制动系统设计研究较为关注的一个重要问题。下文在进行气压制动系统模型的设计构建，主要结合系统的物理结构原理以及系统的工作运行环境，对其动态特征分析基础上，结合仿真实验结论，实现其系统模型以及稳健性的设计研究，这在气压制动系统的实际设计与研究中具有较为突出的价值作用和意义。

1 气压制动系统的结构原理分析

气压制动系统作为车辆中使用较多的一种系统形式，与液压制动系统相比，在车辆工作运行中气压制动系统能够在汽车踏板作用力不过大，同时踏板行程又不很长的情况下产生相对较大的制动力，对于车辆的工作运行进行保障；此外，在进行主车以及被拖挂车或者是列车之间连接时连接实现结构装置相对简单，并且连接与断开设置比较方便。但同时，气压制动系统在保证车辆工作运行时由于工作压力相对较低，因此也需要空气压缩机以及储气罐等元件结构作为辅助，配合系统的工作运行，所以，从整体结构以及性能作用上来讲，气压制动系统与液压制动系统作为实现车辆运行的两大系统类型，气压制动系统的结构性能要相对复杂。

气压制动系统主要由空气压缩机以及湿储气筒、四回路保护阀、双腔制动阀、前后储气筒、制动气室、继动阀以及进行各部件连接的气压管路等结构元件组成。在车辆工作运行中，空气压缩机作为气压制动系统的压力源，主要为系统工作运行进行高压气体提供支持；而湿储气筒则是用来进行空气的压缩冷却，同时将空气中的油水进行分离实现，并将清洁空气通过回路保护阀向系统的前后储气筒进行充气；四回路保护阀作为实现空气压缩机和储气筒连接的元件，通过将整个车辆的气路分成四个相互连接又各自独立的回路结构，在车辆工作运行中以保证其中一个回路故障的情况下，通过其他回路实现压力水平的保持，从而对于车辆的正常工作运行进行保障；在整个气压制动系统中一般设置有前后两个储气筒，以进行空气压力的储存，实现车辆运行动力支持；串联双腔制动阀则是进行主制动系统工作运行的控制实现。

串联双腔制动阀主要由上下两个腔室组成，在制动控制运行中，通过后储气筒与11口相接、前储气筒与12口相接，并通过上腔出气口21为后制动回路进行制动信号气压的提供，然后由22向前制动回路进行连通，实现制动系统的制动控制。在制动工作中，由制动踏板通过连接杠杆控制制动阀顶杆a向下进行移动，然后通过橡胶弹簧b控制活塞C在回位弹簧的弹力作用下产生向下移动的作用力，并在活塞与阀杆e接触后再次借助弹簧弹力进行向下移动，并在活塞与阀杆接触同时将排气口d进行关闭，通过阀杆的下移打开进气口i，再由后储气筒中的高压气体通过21连接口输出到后制动回路中。此外，在双腔制动阀的上腔动作运行中，由回路气压通过小孔D向B腔作用，作用力到达活塞f，使活塞f下移关闭排气口h同时打开进气口g，并将由前储气筒传来的高压气体通过12以及进气口g再由出气口22传递到前制动回路在充气作用下产生前制动作用，保证制动系统的制动工作。最后，在制动完成后，通过将作用在顶杆上作用力进行消除，实现橡胶弹簧压力作用的解除，进而使活塞在回路弹簧以及回路气压的作用下向上移动，并关闭进气口、打开排气口，由前后制动回路气压经过两个出口以及排气口放空，实现制动作用的解除。此外，在气压制动系统中继动阀主要是进行制动反应时间缩减实现的结构装置，制动气室则是实现气压作用向机械作用转换的结构装置，气压管路是实现制动系统中各部件连接的管路元件。

2 气压制动系统建模以及稳健性设计分析

本文在进行气压制动系统模型构建中主要是通过AMESim软件实现的，结合气压制动系统的工作运行情况，在不考虑泄露并且假设前后储气筒为一个恒压源的情况下，通过对于气压制动系统中串联双腔制动阀以及继动阀、制动气室、气压管路等结构部件对于系统工作运行的作用影响分析，在完成上述部件的建模设计基础上，实现整个系统的设计建模。

根据上述不进行稳健性考虑设计构建的气压制动系统模型，在仿真试验中，结合给定的输入信号，进行制动工作运行后可以得出该气压制动系统中制动气室内的压力大小是通过踏板行程进行控制的，但是存在有压力响应线和输入信号不同步的问题，这也是进行气压制动系统设计中稳健性设计的关键要点，经Taguchi方法在对于气压制动系统工作运行稳健性分析基础上，通过仿真实验在选取稳健性因子基础上，通过响应回归以及优化设计，结合区间算法对于气压制动系统工作运行的稳健性因数计算，最终实现气压制动系统及其稳健性的设计，为实际设计提供了相关经验和参考。

3 结束语

总之，气压制动系统作为车辆工作运行系统的一个重要类型，具有一定的应用优势和适用性，进行气压制动系统模型构建以及稳健性设计的分析，有利于提升系统设计水平，促进在实际中的推广应用，具有积极作用和价值意义。

参考文献：

[1]岳喜凯，李晓杰，董小瑞，王龙.基于AMESim的气压式车用主动辅助制动能量回收系统研究[J].液压与气动，2013（09）.

[2]肖建国，邓兆祥，王攀.气制动ABS电磁阀压力动态特性研究[J].世界科技研究与发展，2012（04）.

[3]覃涛，李刚炎，涂鸣，吴婷.客车气压制动时延分析及其控制研究[J].北京理工大学学报，2012（05）.