臺灣博碩士論文加值系統

本文首先討論車輛防鎖死煞車系統(Anti-Lock Braking System, ABS)，探討煞車穩定度與滑差之關係，同時介紹本實驗室專利之新型磁流變液煞車器，該煞車器具有增加磁流變液作用表面積以提升煞車力，並快速改變煞車
力。論文中並使用模糊理論設計ABS 煞車控制器，利用BikeSim 軟體來模擬
具ABS 磁流變液煞車器之機車於不同行駛路況下之機車動態，包括不同之路
面摩擦力及直線、彎道和變換車道等行駛環境，並比較分析磁流變液煞車器
與傳統煞車器在機車防鎖死煞車系統上之性能表現。模擬分析結果證實新式
MRF 煞車器可明顯改善機車煞車鎖死打滑之問題，並大幅減少煞車距離。本
研究並完成新型磁流變液煞車器實體化結構，於磁流變液煞車測試平台上進行
實驗，測試新型磁流變液煞車器於不同轉速和不同電流下，所對應之輸出扭力
值，來驗證此新式磁流變液煞車器之性能。

MRF is one kind of intelligent liquid with outstanding performance. After Appling a magnetic field, it can transform thin liquid to thick liquid, and this transformation is quick, controllable and reversible, fluid. This excellent characteristic vehicles enables its application in, such as brakes, clutch, suspension, etc.
This thesis discussed the anti-lock braking system (ABS) to understand the relationship between braking stability and slip ratio. A novel patented magneto-rheological fluid brake, which was invented by our laboratory, was used to provide fast braking response. The fuzzy logic theory was applied to design an intelligent controller for the ABS system. The entire system was simulated by BikeSim to analyze the motorcycle dynamics under different road conditions. The simulated performances for MRF ABS system and conventional hydraulic ABS system were compared. The results showed that the MRF ABS system significantly improved the slipping during brake, and shortened the braking distance. Finally, a MRF brake was manufactured and assembled to be installed in a MRF brake testbed for verification test. The output torque of the MRF brake was tested for different rotational speeds and currents.

目 錄

摘 要 i
ABSTRACT ii
誌 謝 iv
目 錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.2.1 防鎖死煞車系統 2
1.2.2 磁流變液 3
1.3 研究動機與目的 4
1.4 論文架構與綱要 5
第二章 機車ABS基本原理與運動分析 6
2.1 煞車基本原理 6
2.1.1 摩擦力 6
2.1.2 輪胎作用力模式簡介 7
2.2 縱向摩擦力與滑差之關係 7
2.2.1 不同路面下縱向黏著力與滑差之關係 8
2.2.2 不同車速下摩擦係數的影響 9
2.3 防鎖死煞車系統簡介 10
2.3.1 ABS控制法則 10
2.3.2 輪速感知器(wheel speed sensor) 11
2.3.3 電子控制單元(electronic control unit, ECU) 11
2.4 現有機車ABS機構 12
第三章 磁流變液簡介與改良新型磁流變液煞車器設計概念 15
3.1 磁流變液簡介 15
3.2 磁流變液煞車器特性與扭力 16
3.3 一般磁流變液煞車器 17
3.4 新型磁流變液煞車器 20
第四章 模擬防鎖死煞車於磁流變液煞車器 23
4.1 模擬車輛與駕駛參數 23
4.2 模擬路況與路面摩擦係數 24
4.3 設計控制器與動態模擬 25
4.3.1 模糊控制器簡介 26
4.3.2 控制器設計 27
4.4 BikeSim輸出信號與輸入信號 32
4.4.1 磁流變液煞車器轉移函數 32
4.5 模擬結果( 規則庫) 35
4.5.1 直線煞車模擬( =0.5) 35
4.5.2 直線煞車模擬( =0.65) 37
4.5.3 直線煞車模擬( =0.85) 39
4.5.4 雙線車道切換煞車模擬( =0.5) 41
4.5.5 雙線車道切換煞車模擬( =0.65) 43
4.5.6 雙線車道切換煞車模擬( =0.85) 45
4.5.7 彎道煞車模擬( =0.5) 47
4.5.8 彎道煞車模擬( =0.65) 49
4.5.9 彎道煞車模擬( =0.85) 51
4.6 模擬結果( 規則庫) 53
4.6.1 直線煞車模擬( =0.5) 53
4.6.2 直線煞車模擬( =0.65) 55
4.6.3 直線煞車模擬( =0.85) 57
4.6.4 雙線車道切換煞車模擬( =0.5) 59
4.6.5 雙線車道切換煞車模擬( =0.65) 61
4.6.6 雙線車道切換煞車模擬( =0.85) 63
4.6.7 彎道煞車模擬( =0.5) 65
4.6.8 彎道煞車模擬( =0.65) 67
4.6.9 彎道煞車模擬( =0.85) 69
4.7煞車距離模擬 71
4.7.1 直線行駛40km/h煞車距離 71
4.7.2 直線行駛65km/h煞車距離 72
4.7.3 直線行駛90km/h煞車距離 73
4.8 模擬討論 74
第五章 新型磁流變液煞車器平台建立與測試 75
5.1 新型磁流變液煞車器實體圖 75
5.2 實驗設備 79
5.3 實驗液體 82
5.4 實驗方法 84
5.5 實驗結果 85
5.6 實驗討論 97
第六章 結論與未來展望 99
6.1 結論 99
6.2 未來展望 100
參考文獻 101
符號彙編 103

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