毕业设计(论文)开题报告
题  目
汽车ABS故障诊断系统设计
学生姓名
格式同上
学号
格式同上
专业
格式同上
一、选题的目的及意义
防抱死制动系统（anti-lock braking system，ABS）是汽车增强主动安全性的重要部件，该系统在汽车制动时，控制制动器制动力的大小，从而使车轮不被抱死，并处于最佳滑移率的状态，以保证车轮与地面的附着力保持在最大值。因此，监测ABS的运行状态，实现ABS的故障诊断，对于增强汽车主动安全、提高ABS运行稳定性等大有裨益。ABS系统应用的主要目的是为了确保汽车运行过程中实现紧急制动，结合车轮的实际转动速度，运用自动调整制动管内制动液压力，完成车轮制动力的控制和调节，促使汽车滑移率保持在15%~25%范围内，也就是车轮一边滑动一边滚动，体现制动系统制动性能，在此过程中还可以避免车轮锁死的现象，制动状态下仍旧可正常转向，确保汽车制动方向的稳定性，还能对跑偏以及侧滑等问题予以规避。简而言之，汽车ABS可谓是现阶段汽车制造过程中性能最佳的制动装置，如若ABS出现运行故障，那么必然会给驾驶员的人身安全带来极大的隐患。所以，笔者针对ABS系统运行故障的诊断进行相应分析和探讨，并开发相应的故障诊断程序，有助于提高汽车ABS故障诊断的先进性。
二、国内外研究现状及发展趋势（含主要参考文献）
1.发展历程
ABS系统的发展可以追溯到本世纪初期，早在1928年制动防抱理论就被提出，在30年代机械式制动防抱系统就开始在火车和飞机上获得应用，博世（BOSCH）公司在1936年第一个获得了用电磁式车轮转速传感器获取车轮转速的制动防抱系统的专利权[1]。
进入50年代，汽车制动防抱系统开始受到较为广泛的关注。福特（FORD）公司曾于1954年将飞机的制动防抱系统移置在林肯（LINCOIN）轿车上，凯尔塞．海伊斯（KELSEHAYES）公司在1957年对称为"AUTOMATIC"的制动防抱系统进行了试验研究，研究结果表明制动防抱系统确实可以在制动过程中防止汽车失去方向控制，并且能够缩短制动距离；克莱斯勒（CHRYSLER）公司在这一时期也对称为"SKID CONTROL"的制动防抱系统进行了试验研究。由于这一时期的各种制动防抱系统采用的都是机械式车轮转速传感器的机械式制动压力调节装置[2]，因此，获取的车轮转速信号不够精确，制动压力调节的适时性和精确性也难于保证，控制效果并不理想。
随着电子技术的发展，电子控制制动防抱系统的发展成为可能。在60年代后期和70年代初期，一些电子控制的制动防抱系统开始进入产品化阶段。凯尔塞．海伊斯公司在1968年研制生产了称为"SURE TRACK"两轮制动防抱系统,该系统由电子控制装置根据电磁式转速传感器输入的后轮转速信号，对制动过程中后轮的运动状态进行判定，通过控制由真空驱动的制动压力调节装置对后制动轮缸的制动压力进行调节，并在1969年被福特公司装备在雷鸟（THUNDERBIRD）和大陆．马克II（CONTINENTALMKIII）轿车上。
克莱斯勒公司与本迪克斯（BENDIX）公司合作研制的称为"SURE-TRACK"的能防止4个车轮被制动抱死的系统，在1971年开始装备帝国（IMPERIAL）轿车，其结构原理与凯尔塞．海伊斯的"SURE-TRACK"基本相同，两者不同之处，只是在于两个还是四个车轮有防抱制动。博世公司和泰威士（TEVES）公司在这一时期也都研制了各自第一代电子控制制动防抱系统，这两种制动防抱系统都是由电子控制装置[3]对设置在制动管路中的电磁阀进行控制，直接对各制动轮以电子控制压力进行调节。
别克（BUICK）公司在1971年研制了由电子控制装置自动中断发动机点火，以减小发动机输出转矩，防止驱动车轮发生滑转的驱动防抱转系统。
瓦布科（WABCO）公司与奔驰（BENZ）公司合作，在1975年首次将制动防抱系统装备在气压制动的载贷汽车上。
这一时期的各种ABS系统都是采用模拟式电子控制装置，由于模拟式电子控制装置存在着反应速慢、控制精度低、易受干扰等缺陷，致使各种ABS系统均末达到预期的控制效果，所以，这些防抱控制系统很快就不再被采用了。
进入70年代后期，数字式电子技术和大规模集成电路的迅速发展，为ABS系统向实用化发展奠定了技术基础。博世公司在1978年首先推出了采用数字式电子控制装置的制动防泡系统--博世ABS2，并且装置在奔驰轿车上，由此揭开了现代ABS系统发展的序幕。尽管博世ABS2的电子控制装置仍然是由分离元件组成的控制装置，但由于数字式电子控制装置与模拟式电子控制装置相比，其反应速度、控制精度和可靠性都显著提高，因此，博世ABS2的控制效果己相当理想。从此之后，欧、美、日的许多制动器专业公司和汽车公司相继研制了形式多详的ABS系统[4]。
2. 国内外研究现状及发展趋势
目前对于ABS故障诊断研究[5]很多，在已有的ABS故障诊断方面，在国内，那文波、谢敬友等[6-7]提出了一种基于神经网络法对ABS轮速传感器故障进行了在线诊断；陈宗好等[8]阐述了基于多传感器信息融合技术的故障诊断方法及在ABS系统上的应用，该方法依靠大量故障特征信息，实现成本较高；此外，宁悠松[9] 介绍了汽车制动防抱死系统(Anti-Lock Brake System,简称ABS)的基本组成、工作原理、系统故障检查内容,维修人员对ABS系统故障诊断的基本步骤以及ABS系统部分故障维修方法。；陈奇等[10]为实现汽车防抱死制动系统（ABS）的实时故障诊断、确定关键故障源的精确位置，引入基于模型的结构分析法（SA）故障诊断理论，并开展ABS的故障诊断与识别（FDI）系统设计和校验。但是，在国外，基于模型的故障诊断技术已成功应用于ABS上，如PISU等[11]提出了一种基于模型的汽车主动制动系统故障诊断与隔离方案，验证了基于模型的故障诊断方法在监测车辆状态上的可行性；LUO等[12]应用基于模型的故障诊断方法，引入ABS动态数据，通过状态观测器观测ABS故障残差值，实现ABS系统的故障诊断；BORNER等[13]基于数学模型方法，针对制动系统中液压单元出现的故障，建立了液压系统的故障残差，实现了液压系统空气混入与油液故障的检测与诊断；STRUSS Peter等[14]应用基于模型的故障诊断方法建立了液压制动试验平台，验证了采用基于模型的故障诊断方法以动态检测ABS微小故障的可行性； YU Guizhen等[15]依托电磁阀数学模型，对ABS电磁阀故障模型成功进行了故障诊断研究。
参考文献
[1]王飞.基于汽车制动防抱死系统故障检测研究[J].微型电脑应用,2019,35(07):115-117.
[2]赵培霖,黄靖,管兵.ABS系统常见故障解析[J].时代汽车,2017(12):80-82.
[3]芦荣.汽车ABS系统结构原理及故障诊断[J].时代汽车,2018(02):123-124.
[4]陈奇,姚志刚,Qadeer Ahmed等.基于结构分析法的汽车ABS故障诊断和识别系统设计与校验[J].汽车工程,2018,40(11):1354-1363.
[5] 张宏.汽车ABS故障诊断与维修[J].河北农机,2018(06):72.
[6] 那文波，孙坚，李璘． 汽车 ABS 的轮速传感器系统故障类型识别方法[C]． 2008 中国人工智能学会智能检测与运动控制会议，2008．
[7]谢敬友.基于进化神经网络重型汽车ABS故障诊断研究[J].设备管理与维修,2019(13):139-140.
[8] 陈宗好，张代胜． 信息融合技术在汽车 ABS 系统故障诊断中的应用[J]．汽车科技,2006(4):13 －16．
[9]宁悠松.汽车ABS系统故障诊断与检修的研究[J].时代农机,2019,46(06):35-36.
[10] 陈奇,姚志刚． 基于结构分析法的汽车ABS故障诊断和识别系统设计与校验[J].汽车工程,2018,40(11):1354-1363.
[11] PISU P,SOLIMAN A,RIZZONI G． Vehicle chassis monitoringsystem[J]． Ifac Proceedings Volumes,2001,34(1):271 －276．
[12] LUO J,NAMBURU M,PATTIPATI K R,et al． Integrated model-based and data-driven diagnostic strategies applied to an anti-lockbrake system[C]． Aerospace Conference,IEEE,2005:3702 －3708．
[13] BORNER M,STRAKY H,WEISPFENNING T,et al． Modelbased fault detection of vehicle suspension and hydraulic brake sys-tems[J]． Mechatronics,2002,12(8):999 －1010．
[14] SACHENBACHER M,STRUSS P,CARL,et al． A prototype formodel-based on-board diagnosis of automotive systems[J]． AiCommunications,2000,13(2):83 －98．
[15] YU G,ZHANG C,DING N． Design of a fault diagnostic systemfor an ABS based on dual-CPU structure[C]． IEEE InternationalConference on Vehicular Electronics and Safety,2007:174 －177．
三、研究（设计）内容
本课题主要分析研究汽车ABS系统组成与工作原理以及常见的故障并分析故障波形从而设计汽车ABS故障诊断系统。
第一部分为绪论，主要根据汽车ABS故障原因现象等分析研究本课题的意义与目的；
第二部分切入课题，主要介绍ABS系统的结构及工作原理并介绍国内外研究现状与发展趋势等；
第三部分主要分析ABS中国汽车模型网常见的故障以及故障波形，分析故障原因（可联系案例），并建立故障树；
第四部分根据第三部分建立ABS故障模型/程序，并给出实例分析/代码，然后进行结果分析；
第五部分对本课题进行总结与展望。
四、研究（设计）方法及技术路线
1.采用理论与实际应用结合的方式，基于专业知识以及相关文献的查阅整理ABS系统结构与国内外研究现状，通过这些文献资料和实际案例分析ABS常见故障，并整理故障类别；
2.采用软件建模分析，根据故障的类别设计故障诊断方法，设计ABS故障诊断模型；
3.总结分析，按照建模过程整理设计说明书，提供源程序，演示成果。
五、工作计划及时间安排
2019.12.01—2020.01.30    收集毕业论文所需要的中文、英文资料
2020.02.01—2020.02.30    完成毕业论文提纲
2020.03.01—2020.03.30    完成汽车ABS结构和常见故障分析，建立故障树
2020.04.01—2020.04.30    完成ABS故障诊断程序
2020.05.01—2019.05.30    修改、整理及装订毕业论文有关资料，准备论文答辩
六、预期成果
熟悉汽车ABS常见故障；完成设计说明书一份并完成汽车常见ABS故障诊断程序
指导教师意见
                              指导教师签字：          年  月    日
评审小组意见
                                    组长签字：          年  月    日
注：可另附A4纸