畢業(yè)論文---汽車abs邏輯門限值控制算法仿真研究

1、<p>　　題 目 汽車ABS邏輯門限值控制算法仿真研究 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)是在制動(dòng)時(shí)防止車輪抱死的一種機(jī)電一體化系統(tǒng)。邏輯門限值控制方式的特點(diǎn)是不需要建立具體系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并且對(duì)系統(tǒng)的非線性控制很有效。本文依據(jù)ABS的工作原理，利用車輪加減角速度門限值及參考滑移率的組

2、合, 構(gòu)成控制邏輯, 把滑移率調(diào)整在峰值附著系數(shù)附近波動(dòng)。采用Matlab/Simulink 仿真環(huán)境, 對(duì)不同附著路面下有、無(wú)ABS邏輯門限值控制的制動(dòng)效果進(jìn)行仿真對(duì)比分析，驗(yàn)證了基于邏輯門限值的ABS的控制效果：減小了制動(dòng)距離和制動(dòng)時(shí)間，增大了制動(dòng)減速度。 </p><p>　　關(guān)鍵詞： 制動(dòng)防抱死系統(tǒng)；邏輯門限值控制；仿真；</p><p><b>　　ABSTRACT&l

3、t;/b></p><p>　　Automobile anti-lock braking system is at the time of braking to prevent wheel lock is a mechanical and electrical integration system. Logic threshold control method features no need to est

4、ablish specific mathematical model of the system, and the system nonlinear control is very effective. On the basis of the working principle of ABS, using wheel and angular velocity threshold value and reference slip rati

5、o combination, constitute the control logic, the slip rate adjustment in friction coefficie</p><p>　　Key word： anti-lock brake system; logic threshold control ; simulation</p><p><b>　　目

6、 錄</b></p><p>　　第一章 緒論1</p><p>　　1.1ABS的概念與意義1</p><p>　　1.1.1汽車行駛的安全性1</p><p>　　1.1.2汽車ABS系統(tǒng)2</p><p>　　1.1.3汽車ABS系統(tǒng)的意義2</p><p>　

7、　1.2汽車ABS系統(tǒng)的發(fā)展3</p><p>　　1.2.1國(guó)外ABS系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r3</p><p>　　1.2.2國(guó)內(nèi)ABS系統(tǒng)的發(fā)展概況3</p><p>　　1.2.3ABS防抱死系統(tǒng)的特點(diǎn)4</p><p>　　1.3ABS控制理論概論5</p><p><b>　　1.4結(jié)論7<

8、;/b></p><p>　　第二章 汽車制動(dòng)的基本原理8</p><p>　　2.1車輪制動(dòng)時(shí)受力分析8</p><p>　　2.2地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力與附著力的關(guān)系9</p><p>　　2.3汽車制動(dòng)時(shí)滑移率與附著系數(shù)的關(guān)系10</p><p>　　2.4汽車制動(dòng)車輪抱死時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀況分析

9、12</p><p>　　第三章 汽車ABS邏輯門限值法原理與關(guān)鍵技術(shù)15</p><p>　　3.1邏輯門限值法15</p><p>　　3.2單一門限值的控制方法15</p><p>　　3.3邏輯門限值法原理15</p><p>　　第四章 控制邏輯設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn)17</p>

10、<p>　　4.1控制邏輯17</p><p>　　4.2仿真分析18</p><p>　　4.2.1高附著路面仿真19</p><p>　　4.2.2低附著路面仿真22</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)27</b></p><p><b>　　致 謝28<

11、;/b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1ABS的概念與意義</p><p>　　1.1.1汽車行駛的安全性</p><p>　　影響汽車行駛安全性的因素有很多，例如：

12、1)汽車狀況，如汽車的配備程度、輪胎狀況和磨損現(xiàn)象等；2)天氣、道路和交通狀況，如側(cè)向風(fēng)、鋪裝路面狀況、交通流量；3)駕駛員素質(zhì)，即駕駛員的能力和健康狀況。較早的汽車行駛安全性除了依靠汽車照明外，還主要依靠制動(dòng)踏板的制動(dòng)裝置以保證汽車行駛安全性所需要的制動(dòng)力。如今不斷有更多的安全系統(tǒng)參與到制動(dòng)系統(tǒng)中。制動(dòng)系統(tǒng)是汽車安全行駛不可缺少的重要部件。在汽車低速行駛和交通密度很小的汽車發(fā)展史的初期，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的要求很低。隨著時(shí)間的推移，制動(dòng)系統(tǒng)不

13、斷發(fā)展。今天的汽車能高速行駛是因?yàn)槠嚰幢阍谖ｋU(xiǎn)的行駛情況下，制動(dòng)系統(tǒng)仍能將汽車制動(dòng)直至停車。所以制動(dòng)系統(tǒng)是汽車安全性系統(tǒng)中的重要組成部分。道路交通安全(如圖1.1所示)對(duì)安全系統(tǒng)提出的許多要求只能依靠電子技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　圖1.1 道路交通安全性</p><p><b>　　1．主動(dòng)安全系統(tǒng)</b></p><p>　　

14、主動(dòng)安全性系統(tǒng)可避免交通事故，為汽車道路交通安全做出貢獻(xiàn)。汽車主動(dòng)行駛安全系統(tǒng)有：</p><p>　　1)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)。</p><p>　　2)驅(qū)動(dòng)防滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)(ASR)。</p><p>　　3)電子穩(wěn)定性程序(ESP)。</p><p>　　這些主動(dòng)安全性系統(tǒng)可穩(wěn)定汽車在危險(xiǎn)狀況下的行駛狀態(tài)，并保證汽車的操控性。<

15、/p><p><b>　　2．被動(dòng)安全性系統(tǒng)</b></p><p>　　被動(dòng)安全性系統(tǒng)指是汽車在交通事故中保護(hù)乘員免受傷害和減輕事故后果的系統(tǒng)。被動(dòng)安全系統(tǒng)包括交通法規(guī)要求的安全帶和安全氣囊等。</p><p>　　1.1.2汽車ABS系統(tǒng)</p><p>　　防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)屬于汽車的主動(dòng)安全系統(tǒng)。汽車防抱死制動(dòng)

16、系統(tǒng)(Anti—lock Braking System)是指在傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上采用的電子控制技術(shù)，在制動(dòng)時(shí)防止車輪抱死的一種機(jī)電一體化系統(tǒng)。</p><p>　　1.1.3汽車ABS系統(tǒng)的意義</p><p>　　汽車在行駛中遇到危急情況采取緊急制動(dòng)，有相當(dāng)多的交通事故是由于汽車在緊急制動(dòng)時(shí)車輪抱死，從而導(dǎo)致各種非穩(wěn)定性因素(如側(cè)滑、跑偏、失去轉(zhuǎn)向能力)而研制的。當(dāng)汽車在行駛過(guò)程中一遇

17、到緊急情況，駕駛員通常會(huì)猛踩制動(dòng)踏板，施加全制動(dòng)以期望取得最強(qiáng)的制動(dòng)效能，但是對(duì)裝備常規(guī)的制動(dòng)器的汽車來(lái)說(shuō)，結(jié)果不但不能帶來(lái)最佳的制動(dòng)效能，反而還會(huì)帶來(lái)以下危害：</p><p>　　1) 由于車輪抱死，車輛不能實(shí)現(xiàn)彎道轉(zhuǎn)彎，無(wú)法躲避障礙物或行人而造成的交通事故；</p><p>　　2) 在非對(duì)稱附著系數(shù)的路面上，車輪抱死將喪失直線行駛穩(wěn)定性，易出現(xiàn)側(cè)滑、甩尾急轉(zhuǎn)等危險(xiǎn)現(xiàn)象；</p

18、><p>　　3) 車輪抱死時(shí)的附著力一般低于路面所能提供的最大附著力，車輪在完全抱死狀態(tài)的制動(dòng)距離反而有所增加；</p><p>　　車輪抱死導(dǎo)致輪胎局部急劇摩擦，降低了輪胎的使用壽命。由此可見，常規(guī)制動(dòng)的弊端很多，為提高制動(dòng)安全性，在汽車上安裝ABS系統(tǒng)已成為汽車發(fā)展的必然趨勢(shì)。ABS系統(tǒng)的配置，既可有效避免緊急制動(dòng)時(shí)車輪抱死(打滑)現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)還可以保持車輛制動(dòng)過(guò)程中的轉(zhuǎn)向操縱性，從

19、而大大增強(qiáng)了行車安全性。ABS系統(tǒng)通過(guò)輪速傳感器對(duì)相應(yīng)車輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)某一車輪出現(xiàn)抱死傾向時(shí)系統(tǒng)立即響應(yīng)，通過(guò)減小相應(yīng)車輪的制動(dòng)力來(lái)消除即將發(fā)生的抱死現(xiàn)象。</p><p>　　1.2汽車ABS系統(tǒng)的發(fā)展</p><p>　　1.2.1國(guó)外ABS系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　ABS最早出現(xiàn)在20世紀(jì)初的西方國(guó)家，開始應(yīng)用于鐵路機(jī)車上，主要用來(lái)防止火車

20、制動(dòng)時(shí)車輪抱死而產(chǎn)生局部摩擦。1908年J.E.Francis設(shè)計(jì)了第一套ABS系統(tǒng)，并安裝在鐵路機(jī)車上。1936年德國(guó)Robert Bosch公司將電磁傳感器用于測(cè)量車輪速度，當(dāng)傳感器探測(cè)到車輪抱死時(shí)，在各條制動(dòng)管路上的電動(dòng)機(jī)動(dòng)作控制閥口的大小，從而調(diào)節(jié)制動(dòng)壓力。這一專利被認(rèn)為是ABS形成中的里程碑，其原理一直沿用至今。1945年德國(guó)Frizt Oswtald公司開始開發(fā)用于飛機(jī)著陸制動(dòng)系統(tǒng)，飛機(jī)體積和重量大，速度快，制動(dòng)防抱死系統(tǒng)應(yīng)

21、用在飛機(jī)上，不但提高了飛機(jī)在著陸時(shí)行駛方向的穩(wěn)定性，而且降低了輪胎的嚴(yán)重磨損。1957年美國(guó)Keles Hyaes公司對(duì)Automatic制動(dòng)防抱死系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，研究結(jié)果表明：制動(dòng)防抱死系統(tǒng)確實(shí)可以在制動(dòng)過(guò)程中提高汽車的行駛穩(wěn)定性，并且能夠縮短汽車的制動(dòng)距離。1968年美國(guó)Kels Hyaes公司又研制生產(chǎn)了Sure Track兩輪制動(dòng)防抱死系統(tǒng)，該系統(tǒng)由電子控制裝置根據(jù)電磁式輪速傳感器輸入的后輪轉(zhuǎn)速信號(hào)，對(duì)制動(dòng)過(guò)程中后輪的運(yùn)動(dòng)狀

22、態(tài)進(jìn)行判定，通過(guò)控制由真空驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)壓力進(jìn)行</p><p>　　1.2.2國(guó)內(nèi)ABS系統(tǒng)的發(fā)展概況</p><p>　　我國(guó)對(duì)ABS的研究開始于20世紀(jì)80年代初，ABS的研究項(xiàng)目被列入“九五”科技攻關(guān)計(jì)劃。我國(guó)檢驗(yàn)ABS產(chǎn)品的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBl3594.92《汽車防抱制動(dòng)系統(tǒng)性能要求和試驗(yàn)方法》等效采用了聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)(ECE)的汽車制動(dòng)法規(guī)R13。目前，國(guó)內(nèi)研究ABS的院校及機(jī)構(gòu)很

23、多，具代表性的有以下幾個(gè)。</p><p>　　以郭孔輝院士為代表的吉林大學(xué)汽車動(dòng)態(tài)模擬國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室</p><p>　　郭孔輝院士是中國(guó)工程院首批院士，其實(shí)驗(yàn)室致力于汽車操縱穩(wěn)定性、汽車操縱動(dòng)力學(xué)、汽車輪胎模型、汽車輪胎穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)側(cè)偏特性的研究，在輪胎力學(xué)模型、汽車操縱穩(wěn)定性以及人一車閉環(huán)操縱運(yùn)動(dòng)仿真等方面的研究成果均達(dá)到世界先進(jìn)水平。目前，該實(shí)驗(yàn)室也已經(jīng)投入至WJABS開發(fā)的理論和

24、實(shí)驗(yàn)研究，在汽車ABS混合仿真試驗(yàn)臺(tái)的開發(fā)與研究中也頗有成就。該實(shí)驗(yàn)室研究成果很多，其大部分成果對(duì)國(guó)內(nèi)其他ABS研究機(jī)構(gòu)、ABS開發(fā)廠家有很大的指導(dǎo)意義和借鑒性。</p><p>　　2．清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室</p><p>　　清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室有宋健等多名博導(dǎo)、教授，有很強(qiáng)的科技實(shí)力，他們還配套有一批先進(jìn)的儀器設(shè)備，如汽車力學(xué)參數(shù)綜合試驗(yàn)臺(tái)、汽車彈射式碰撞

25、試驗(yàn)臺(tái)及翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)、模擬人及標(biāo)定試驗(yàn)臺(tái)、電機(jī)及其控制系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)等。該實(shí)驗(yàn)室針對(duì)ABS做了多方面研究，其中，在ABS控制量、輪速信號(hào)抗干擾處理、輪速信號(hào)異點(diǎn)剔除和防抱死電磁閥動(dòng)作響應(yīng)研究等方面的研究處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。很多開發(fā)商都希望能夠和該實(shí)驗(yàn)室合作，將該實(shí)驗(yàn)室的成果產(chǎn)品化。</p><p>　　3．華南理工交通學(xué)院汽車系</p><p>　　以吳浩硅教授為代表從事汽車安全與電子技術(shù)及汽車結(jié)

26、構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的研究，在ABS技術(shù)方面有獨(dú)到之處，能夠建立制動(dòng)壓力函數(shù)，通過(guò)車輪地面制動(dòng)力和整車動(dòng)力學(xué)方程計(jì)算出汽車制動(dòng)的平均減速度和車速；還可以通過(guò)輪缸等效壓力函數(shù)計(jì)算防抱死制動(dòng)時(shí)的滑移率。另外，在滑移率和附著系數(shù)之間的關(guān)系、汽車整車技術(shù)條件和試驗(yàn)方法方面也有獨(dú)到見解。</p><p>　　4．濟(jì)南程軍電子科技公司</p><p>　　以ABS專家程軍為代表的濟(jì)南程軍電子科技公司對(duì)ABS控制

27、算法研究頗深，著有《汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的理論與實(shí)踐》等專著幾本，專門講述ABS控制算法，是國(guó)內(nèi)ABS開發(fā)人員的必備資料之一。另外，他們?cè)诨贛ATLAB仿真環(huán)境實(shí)現(xiàn)防抱死控制邏輯、基于VB開發(fā)環(huán)境進(jìn)行車輛操縱仿真和車輛動(dòng)力學(xué)控制的模擬研究等方面也頗有研究。</p><p>　　1.2.3ABS防抱死系統(tǒng)的特點(diǎn)</p><p>　　ABS防抱死系統(tǒng)的特點(diǎn)主要有以下4個(gè)：</p>

28、<p><b>　　1)制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性</b></p><p>　　ABS可防止四個(gè)輪子制動(dòng)時(shí)被完全抱死，從而提高了汽車在制動(dòng)過(guò)程中的穩(wěn)定性。安裝ABS的汽車制動(dòng)性得到顯著改善，交通事故也因此有所下降。美國(guó)國(guó)家高速公路交通安全委員會(huì)(NHTSA)根據(jù)交通事故統(tǒng)計(jì)分析表明：裝有ABS的汽車翻車事故減少30％～40％；在干燥的公路上，能減少大約24％的車禍；在濕地或雪地上，能減少大約

29、15％的事故；與行人和騎自行車者相撞的事故降低了。</p><p><b>　　2)能縮短制動(dòng)距離</b></p><p>　　在緊急制動(dòng)的狀態(tài)下，ABS能使車輪處于既滾動(dòng)又拖動(dòng)的狀況，拖動(dòng)比例占20％左右，這時(shí)輪胎與地面的摩擦力最大，即最佳制動(dòng)區(qū)域。普通制動(dòng)系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到這一點(diǎn)。經(jīng)研究證明，汽車制動(dòng)時(shí)，車輪邊滾動(dòng)邊滑動(dòng)，當(dāng)滑移率保持在10％～20％之間時(shí)(車輪抱死的滑

30、移率為100％)，便可獲得較大的附著系數(shù)，汽車有較好的制動(dòng)性。ABS以此制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行檢探，很容易就能實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求。NHTSA曾進(jìn)行過(guò)一項(xiàng)試驗(yàn)，使用專業(yè)駕駛員來(lái)測(cè)試裝上ABS后對(duì)汽車性能和方向控制方面的影響，在除了砂礫路面以外的所有路面上，ABS的制動(dòng)距離均短于或等于不裝ABS的汽車制動(dòng)距離。</p><p>　　3)防止輪胎過(guò)度磨損</p><p>　　經(jīng)測(cè)定，汽車在緊急制動(dòng)時(shí)車輪抱死所造

31、成的輪胎累加磨損費(fèi)，已超過(guò)一套防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的造價(jià)。</p><p>　　4)使用方便，工作可靠</p><p>　　ABS系統(tǒng)的使用與普通制動(dòng)系統(tǒng)的使用幾乎沒有什么不同，制動(dòng)時(shí)只要把腳踏在制動(dòng)板上進(jìn)行正常的制動(dòng)即可。遇到雨雪路滑，駕駛員再也沒有必要用一連串的點(diǎn)剎車方式進(jìn)行制動(dòng)，ABS會(huì)使制動(dòng)保持在最佳點(diǎn)。而且裝有ABS的汽車在制動(dòng)后仍然能受控行駛。系統(tǒng)工作十分可靠，并有自診斷能力。<

32、;/p><p>　　1.3ABS控制理論概論</p><p>　　ABS技術(shù)的一個(gè)核心問(wèn)題就是控制算法的研究。由于ABS系統(tǒng)是非線性系統(tǒng)，因此探索一種有效的控制方法是ABS系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)ABS的控制算法進(jìn)行了很多理論研究，主要有以下幾種控制方法。</p><p><b>　　邏輯門限值控制</b></p><

33、;p>　　這種控制方式的特點(diǎn)是不需要建立具體系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并且對(duì)系統(tǒng)的非線性控制很有效，比較適合用于ABS的控制。當(dāng)其用于ABS的控制時(shí)，可以預(yù)選一個(gè)角減速度門限值，當(dāng)實(shí)測(cè)值達(dá)到此門限值時(shí)，控制器發(fā)出指令，減小制動(dòng)力，使車輪轉(zhuǎn)速提高。再預(yù)選一個(gè)角加速度門限值，當(dāng)實(shí)測(cè)值達(dá)到此門限值時(shí)，控制器發(fā)出指令，增加制動(dòng)力，使車輪轉(zhuǎn)速降低。以車輪角速度作為單信號(hào)輸入，如上所述，同時(shí)在控制器中設(shè)置合理的角加速度、角減速度門限值，就可以實(shí)現(xiàn)防抱制

34、動(dòng)循環(huán)。因此整個(gè)控制過(guò)程比較簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)原理上比較容易實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，如果控制參數(shù)選擇合理，則可以達(dá)到比較理想的控制效果，能夠滿足各種車輛的要求。但是邏輯門限值控制本身也存在一些不足。如它的控制邏輯比較復(fù)雜、波動(dòng)較大，而且控制系統(tǒng)中的許多參數(shù)都是經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)得出的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撘罁?jù)，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性品質(zhì)無(wú)法評(píng)價(jià)等。</p><p><b>　　2．滑模變結(jié)構(gòu)控制</b></p>

35、<p>　　由汽車防抱死制動(dòng)的基本原理可知，其制動(dòng)過(guò)程的本質(zhì)問(wèn)題是把車輪的滑移率控制在附著系數(shù)的峰值點(diǎn)，則滑動(dòng)模變結(jié)構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)時(shí)的狀態(tài)、偏差及其導(dǎo)數(shù)值在不同的控制區(qū)域，以理想開關(guān)的方式切換控制量的大小和符號(hào)，以保證系統(tǒng)在滑動(dòng)區(qū)域很小的范圍內(nèi)，狀態(tài)軌跡S沿滑動(dòng)換節(jié)曲線滑向控制目標(biāo)(，0）。通常取制動(dòng)力矩為控制變量U，切換條件為: ，式中、分別代表由調(diào)節(jié)系統(tǒng)所決定的制動(dòng)力矩減少、增加兩種不同的狀態(tài)；，>0為切換函數(shù)，為實(shí)

36、際滑移率相對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的偏差。</p><p><b>　　3．最優(yōu)控制</b></p><p>　　最優(yōu)控制方法是基于狀態(tài)空間法的現(xiàn)代控制理論方法。它可以根據(jù)車輛一地面系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，采用狀態(tài)空間的概念，在時(shí)間域內(nèi)研究汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)。最優(yōu)控制方法和門限值控制方法不同，它是一種基于模型分析的控制方法。其思路是根據(jù)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的各項(xiàng)控制要求，按照最優(yōu)化的原理來(lái)求得制動(dòng)

37、防抱死系統(tǒng)的最優(yōu)控制目標(biāo)。這種控制方法的優(yōu)點(diǎn)是考慮了控制過(guò)程中狀態(tài)變化的歷程而使控制過(guò)程平穩(wěn)；缺點(diǎn)是控制效果的優(yōu)劣主要依賴于系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，控制質(zhì)量難以準(zhǔn)確把握。</p><p><b>　　4．PID控制</b></p><p>　　PID控制方法的最大優(yōu)點(diǎn)是不需要了解被控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，只需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定，這個(gè)特點(diǎn)正好滿足了ABS控制系統(tǒng)建模比較

38、困難的特點(diǎn)。顯然，對(duì)于單一路面(期望滑移率固定)的路面來(lái)說(shuō)，PID控制的特點(diǎn)決了它的實(shí)用性很強(qiáng)，但是我們很難確定一種準(zhǔn)確的輪胎模型來(lái)實(shí)時(shí)確定不同制</p><p>　　動(dòng)工況下的期望滑移率，所以在實(shí)際產(chǎn)品中并不適用。目前，許多研究者把研究的重點(diǎn)放在建立準(zhǔn)確的輪胎模型或者通過(guò)其他的方式來(lái)辨別路況的方法上，以期望和PID控制方法聯(lián)合起來(lái)應(yīng)用于ABS，并且己經(jīng)取得了部分研究成果，但還不能進(jìn)入實(shí)用階段。</p>

39、;<p><b>　　5．模糊控制</b></p><p>　　模糊控制是基于經(jīng)驗(yàn)規(guī)則的控制，具有不依賴對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，便于利用人的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，具有魯棒性強(qiáng)和簡(jiǎn)單實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。控制規(guī)則符合人的思維規(guī)律。缺點(diǎn)是沒有有效通用的計(jì)算方法，只能依靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)調(diào)試。</p><p><b>　　1.4結(jié)論</b></p>&

40、lt;p>　　汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)綜合的過(guò)程， 是汽車的一個(gè)重要性能指標(biāo)。成熟的ABS產(chǎn)品幾乎都采用邏輯門限的控制方式, 利用車輪加減角速度門限值及參考滑移率的組合，構(gòu)成控制邏輯, 把滑移率調(diào)整在峰值附著系數(shù)附近波動(dòng)。通過(guò)對(duì)邏輯門限值控制策略的研究，進(jìn)一步揭示了ABS 控制的過(guò)程, 并對(duì)以后的控制參數(shù)優(yōu)化提供一定的理論參考。</p><p>　　第二章 汽車制動(dòng)的基本原理</p>&

41、lt;p>　　汽車制動(dòng)性能是汽車的主要性能之一，是指汽車行駛時(shí)能在短距離內(nèi)停車且維持行駛方向的穩(wěn)定性和在下長(zhǎng)坡時(shí)能維持一定車速的能力。汽車制動(dòng)性能直接關(guān)系到汽車的行駛安全性，其不僅取決于汽車制動(dòng)系統(tǒng)的性能，還取決于與汽車的行駛性能、輪胎的機(jī)械特性、道路的附著條件以及與制動(dòng)操作有關(guān)的人體工程特性密切相關(guān)。汽車制動(dòng)時(shí)，受到由地面提供的與汽車行駛方向相反的外力稱之為地面制動(dòng)力。地面制動(dòng)力越大，制動(dòng)減速度愈大，制動(dòng)距離也愈短。</p

42、><p>　　2.1車輪制動(dòng)時(shí)受力分析</p><p>　　下面我們分析制動(dòng)時(shí)車輪受力情況(如圖2.1所示)</p><p>　　圖2.1 車輪在制動(dòng)時(shí)的受力圖</p><p>　　圖中：W一汽車作用在車輪上的重力，N；</p><p>　　一汽車作用在車輪軸上的慣性推力，N；</p><p>

43、;<b>　　r一車輪半徑，m；</b></p><p>　　一地面對(duì)車輪的法向支持力,N；</p><p>　　一地面制動(dòng)摩擦力，N；</p><p>　　一制動(dòng)器制動(dòng)力矩，N·m。</p><p>　　對(duì)車輪中心，由力矩平衡方程得：。</p><p>　　地面制動(dòng)力取決于兩方面的因素

44、：一個(gè)是制動(dòng)器內(nèi)制動(dòng)摩擦片與制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤問(wèn)的摩擦力；一個(gè)是輪胎與地面間的摩擦力一一附著力。在輪胎周緣克服制動(dòng)器摩擦力矩所需的力稱為制動(dòng)器制動(dòng)力。制動(dòng)器制動(dòng)力由制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定，如制動(dòng)器的型式、結(jié)構(gòu)尺寸、制動(dòng)器摩擦副的摩擦系數(shù)以及車輪半徑，并與制動(dòng)踏板力，即制動(dòng)系的液壓或空氣壓力成正比。</p><p>　　為了研究的方便, 建立了單輪制動(dòng)系統(tǒng), 其制動(dòng)過(guò)程見圖2.1。</p><p>

45、;　　2.2地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力與附著力的關(guān)系</p><p>　　在汽車制動(dòng)過(guò)程中，若只考慮車輪的運(yùn)動(dòng)為滾動(dòng)與抱死拖滑的兩種狀況：</p><p>　　當(dāng)制動(dòng)器踏板力較小時(shí)，制動(dòng)器摩擦力矩不大，地面與輪胎之間的摩擦力即地面制動(dòng)力，足以克服制動(dòng)器摩擦力矩而使車輪滾動(dòng)。顯然，車輪滾動(dòng)時(shí)的地面制動(dòng)力就等于制動(dòng)器制動(dòng)力，且隨著踏板力的增長(zhǎng)成正比增長(zhǎng)(如圖2．2的O—A段)。此時(shí)制動(dòng)器制動(dòng)力等

46、于。</p><p>　　隨著制動(dòng)器踏板力的不斷增加，地面制動(dòng)力隨著制動(dòng)器制動(dòng)力的增加而增加，但是地面的制動(dòng)力受到地面與車輪之間的附著系數(shù)限制，即，式中：一地面提供最大附著力，N；一輪胎與地面間附著系數(shù)。當(dāng)制動(dòng)器踏板力或制動(dòng)器壓力增加到某一值(如圖2．2A點(diǎn))，地面制動(dòng)力達(dá)到最大地面附著力，車輪抱死不轉(zhuǎn)，而出現(xiàn)拖滑現(xiàn)象。</p><p>　　圖2.2 制動(dòng)過(guò)程中地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)

47、力及地面附著力的關(guān)系</p><p>　　3)繼續(xù)增加制動(dòng)器踏板力，制動(dòng)器制動(dòng)力繼續(xù)增加，若車輪上的法向載荷為常數(shù)，則地面制動(dòng)力不再增加(如圖2.2的A-B段)，此時(shí)車輪完全抱死拖滑。地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力變化如圖2.2所示。由此可見，汽車的地面制動(dòng)力首先取決于制動(dòng)器制動(dòng)力，但同時(shí)又受地面附著條件的限制，所以只有汽車具有足夠的制動(dòng)器制動(dòng)力，同時(shí)又能提供高的附著力時(shí)，才能獲得足夠的地面制動(dòng)力，才能保障較高的制動(dòng)效

48、能。</p><p>　　2.3汽車制動(dòng)時(shí)滑移率與附著系數(shù)的關(guān)系</p><p>　　汽車制動(dòng)時(shí)是利用地面與輪胎之間的摩擦力來(lái)減速的。制動(dòng)時(shí)車輪速度減小，這樣就在車速與輪速之間產(chǎn)生一個(gè)速度差(如圖2.3所示)。</p><p>　　圖2.3 制動(dòng)時(shí)車速與輪速</p><p>　　車速與輪速之間存在著速度差的現(xiàn)象稱為滑移現(xiàn)象。經(jīng)常用滑移率

49、來(lái)衡量制動(dòng)時(shí)車輪的滑移程度，是指車輪的滑移速度(車輪的實(shí)際速度與周向速度之差)與實(shí)際速度之比。即：滑移率</p><p>　　由上式可以看出，當(dāng)車速等于輪速時(shí)滑移率為零，此時(shí)車輪在道路上作純滾動(dòng)。汽車制動(dòng)時(shí)，兩者速度差別越大，滑移率越大，輪速為零，滑移率達(dá)到100％，此時(shí)車輪完全抱死，汽車在道路上100％拖滑。當(dāng)0<<100％時(shí)，汽車邊滾邊滑，這說(shuō)明滑移率是車輪運(yùn)動(dòng)中滑移成分所占的比例：滑移率越大，滑

50、動(dòng)成分越多。</p><p>　　縱向附著系數(shù)、側(cè)向附著系數(shù)，和滑移率存在著密切的關(guān)系，通常具有如圖2.4所示的關(guān)系。從圖中可以看出，在非制動(dòng)條件下(=O)，縱向附著系數(shù)=0，在制動(dòng)開始后，縱向附著系數(shù)隨著滑移率的提高快速增長(zhǎng)，滑移率到達(dá)某一數(shù)值時(shí)縱向附著系數(shù)最大，之后隨著滑移率的增大縱向附著系數(shù)反而減小，縱向附著系數(shù)最大時(shí)的滑移率為，此時(shí)的縱向附著系數(shù)稱為峰值附著系數(shù)。當(dāng)=0時(shí)，側(cè)向附著系數(shù)最大，之后隨著的增大

51、而減少，當(dāng)車輪完全抱死，即=100％時(shí)，側(cè)向附著系數(shù)很小，汽車的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)彎能力將幾乎完全消失，此時(shí)車輛最為危險(xiǎn)。</p><p>　　圖2.4 制動(dòng)時(shí)附著系數(shù)與滑移率的關(guān)系</p><p>　　2.4汽車制動(dòng)車輪抱死時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀況分析</p><p>　　沒有ABS的汽車或ABS不起作用的汽車在制動(dòng)過(guò)程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)跑偏、后軸側(cè)滑或前輪失去轉(zhuǎn)向能力而使汽車

52、控制離開原來(lái)的行駛方向，此時(shí)極易發(fā)生危險(xiǎn)。制動(dòng)時(shí)汽車自動(dòng)向左或向右偏稱為“制動(dòng)跑偏”。側(cè)滑是指制動(dòng)時(shí)汽車的某一軸或兩軸同時(shí)發(fā)生橫向移動(dòng)，最危險(xiǎn)的情況是在高速制動(dòng)時(shí)發(fā)生的后軸側(cè)滑，此時(shí)汽車常發(fā)生不規(guī)則的急劇回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而失去控制，嚴(yán)重時(shí)可使汽車調(diào)頭。</p><p>　　圖2.5 汽車制動(dòng)跑偏時(shí)的受力</p><p>　　如圖2.5所示為轉(zhuǎn)向車輪制動(dòng)力不相等而引起的跑偏分析，由于轉(zhuǎn)向系各處

53、的間隙及零部件的彈性變形，轉(zhuǎn)向輪仍產(chǎn)生一向左轉(zhuǎn)動(dòng)的角度而使汽車有輕微的轉(zhuǎn)彎行駛一跑偏，同時(shí)由于主銷有后傾，使轉(zhuǎn)向車輪產(chǎn)生一同方向的偏轉(zhuǎn)力矩，這樣也增大了向左轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，加劇了制動(dòng)時(shí)跑偏。</p><p>　　a)前軸側(cè)滑 b)后軸側(cè)滑</p><p>　　圖2.6 汽車側(cè)滑時(shí)的運(yùn)動(dòng)</p>

54、<p>　　圖2.6a是前輪抱死而后輪滾動(dòng)，此時(shí)汽車處于一種穩(wěn)定狀態(tài)，但因此時(shí)側(cè)向力系數(shù)為零，不能產(chǎn)生任何地面?zhèn)认蚍醋饔昧?，汽車無(wú)法按原彎道行駛而沿切線方向駛出(如圖2.7a所示)，汽車失去轉(zhuǎn)向能力。圖2.6b是后軸制動(dòng)抱死而前輪滾動(dòng)，由圖可知此時(shí)由于離心力和前輪轉(zhuǎn)向力的作用而加劇了汽車側(cè)滑。因此后軸側(cè)滑是一種不穩(wěn)定的、危險(xiǎn)的工況(如圖2.7b所示)。從以上的分析可知，從保證汽車方向穩(wěn)定性的角度出發(fā)，首先不能出現(xiàn)只有后軸車輪抱

55、死或后軸車輪比前軸車輪先抱死的情況，以防止危險(xiǎn)的后軸側(cè)滑。其次，盡量少出現(xiàn)只有前軸車輪抱死或前后車輪都抱死的情況，以維持汽車的轉(zhuǎn)向能力。最理想的情況是防止任何車輪抱死，前后輪都處于滾動(dòng)狀態(tài)，這樣可確定制動(dòng)時(shí)方向穩(wěn)定性。此時(shí)，制動(dòng)防抱死系統(tǒng)(ABS)就顯示其重要性了，它可以防止制動(dòng)時(shí)車輪抱死，提高汽車制動(dòng)時(shí)方向穩(wěn)定性。</p><p>　　a)前輪抱死時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況 b)后輪抱死時(shí)的運(yùn)動(dòng)

56、情況</p><p>　　圖2.7 抱死時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況</p><p>　　第三章 汽車ABS邏輯門限值法原理與關(guān)鍵技術(shù)</p><p><b>　　3.1邏輯門限值法</b></p><p>　　邏輯門限值法的基本原理是根據(jù)設(shè)定的車輪角加速度或者參考滑移率門限值，調(diào)節(jié)輪缸制動(dòng)力的大小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輪速度的調(diào)節(jié)

57、。邏輯門限值法根據(jù)對(duì)所選控制參數(shù)的側(cè)重程度，又分為單一門限值控制方法和車輪角加速度輔助參考滑移率的控制方法。</p><p>　　3.2單一門限值的控制方法</p><p>　　單一門限的控制方法通常單獨(dú)以車輪角加速度或者參考滑移率為控制參數(shù)。單獨(dú)以車輪角加速度值為門限有很大的局限性，由于輪齒加工誤差、電磁干擾以及路面平整度較差等原因使得車輪角加速度噪聲信號(hào)較大，較容易觸發(fā)門限值，造成防抱

58、死的誤動(dòng)作。對(duì)于非驅(qū)動(dòng)輪，也可能產(chǎn)生過(guò)早抱死而使防抱死控制邏輯失效。但如果單獨(dú)以參考滑移率作為控制門限，對(duì)于不同附著系數(shù)的路面，很難做出準(zhǔn)確的辨識(shí)。因此，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需要將車輪角加速度和參考滑移率兩個(gè)門限結(jié)合起來(lái)，以識(shí)別不同路況進(jìn)行自適應(yīng)控制。</p><p>　　3.3邏輯門限值法原理</p><p>　　圖3.1 典型ABS控制過(guò)程示意圖</p><p>

59、;　　一個(gè)典型的ABS邏輯門限值控制循環(huán)如圖3.1所示，圖中為實(shí)際車速，為參考車速，為車輪輪速，為制動(dòng)壓力。開始制動(dòng)時(shí), 制動(dòng)輪缸中的壓力不斷上升, 車輪角速度開始下降, 而車輪的角減速度也不斷加大. 在第一階段結(jié)束時(shí), 車輪減速度達(dá)到- a門限值。為了避免車輪的滑移率處在穩(wěn)定區(qū)的滑移率范圍內(nèi)進(jìn)入壓力減小階段, 導(dǎo)致制動(dòng)距離過(guò)長(zhǎng), 需同時(shí)對(duì)車輪的參考滑移率與滑移率下門限值進(jìn)行比較。如果車輪的參考滑移率小于滑移率控制下門限值, 說(shuō)明車輪的

60、滑移率偏小, 于是進(jìn)入第二階段保壓階段, 使車輪充分的進(jìn)行制動(dòng)。直到車輪的參考滑移率大于控制下門限值, 說(shuō)明車輪進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)域, 第二階段保壓結(jié)束。進(jìn)入第三階段降壓階段, 由于車輪制動(dòng)壓力的減小, 車輪在慣性力的作用下開始加速。當(dāng)車輪的角減速度高于控制值- a 時(shí), 開始第四階段保壓階段, 此時(shí)車輪由于慣性力作用繼續(xù)加速, 直到車輪加速度達(dá)到較高門限值+ a。為了適應(yīng)可能出現(xiàn)的附著系數(shù)突然增大的情況, 又設(shè)定了第二角加速度控制門限值+。

61、在設(shè)定的壓力保持階段, 如果因?yàn)楦街禂?shù)突然增大而使車輪的角加速度超過(guò)控制門限值+, 于是進(jìn)入第五階段開始升壓, 直到車輪加速</p><p>　　第四章 控制邏輯設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn)</p><p><b>　　4.1控制邏輯</b></p><p>　　采用“門限值”控制法，門限值的選取會(huì)直接影響到制動(dòng)效果.?？晒┻x擇的門限值參數(shù)有兩個(gè)，即

62、滑移率S 和車輪的制動(dòng)加速度（角加速度）。只用滑移率S 作為比較量的ABS 是一個(gè)變調(diào)節(jié)系統(tǒng)，處理難度較大，不適宜實(shí)際應(yīng)用;僅利用車輪加速度作為門限值控制又不能實(shí)現(xiàn)最佳制動(dòng)控制，因此采用以車輪制動(dòng)加速度門限值為主、以制動(dòng)液壓為輔進(jìn)行修正實(shí)施控制的方法。</p><p>　　根據(jù)實(shí)際測(cè)得的制動(dòng)加速度值(有正、負(fù)) 用于構(gòu)成雙門限邏輯控制,經(jīng)組合可得到控制器對(duì)制動(dòng)過(guò)程中的邊界判定條件，即P ，R 條件(P 邊界條件:

63、當(dāng)滿足這些條件時(shí)，車輪就有抱死的傾向，此時(shí)應(yīng)當(dāng)降低制動(dòng)輪缸壓力,使車輪增速；R 邊界條件:當(dāng)這些條件滿足時(shí)可避免車輪抱死的傾向,輪缸壓力可再次升高) ，從P 和R 中挑選不同條件可以組成各種不同的控制邏輯，因此采用控制邏輯. 基本控制邏輯3個(gè)狀態(tài)的流程如圖4.1所示, 為車輪制動(dòng)加速度,，為車輪制動(dòng)加速度門限值的下限, 為車輪制動(dòng)加速度門限值上限。這樣，既可以針對(duì)不同附著系數(shù)的路面設(shè)置不同的門限值，也可保證ABS 系統(tǒng)始終處于控制的穩(wěn)定

64、狀態(tài).。實(shí)際控制過(guò)程需要根據(jù)車身平動(dòng)加速度和制動(dòng)管路油壓的狀態(tài)對(duì)門限值進(jìn)行適當(dāng)修正，修正的方法采用直接加、減一個(gè)預(yù)置的偏差，制動(dòng)加速度門限值下限偏差為δ0，上限偏差為δ1 。</p><p>　　(a)過(guò)程1控制邏輯 （b）過(guò)程2控制邏輯 （c）過(guò)程3控制邏輯</p><p>　　圖4.1 P1R3基本控制邏輯流程圖</p>&l

65、t;p><b>　　4.2仿真分析</b></p><p>　　利用matlab/simulink仿真技術(shù)，建立基于單輪邏輯門限值控制算法的ABS仿真程序，其制動(dòng)過(guò)程見圖2.1。根據(jù)邏輯門限值控制方法建模：</p><p>　　圖4.2 汽車ABS邏輯門限值法控制仿真總圖</p><p>　　圖4.3 汽車ABS邏輯門限值法控

66、制邏輯總圖</p><p>　　4.2.1高附著路面仿真</p><p>　　根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T13594—2003中的E.6.1.3.2.1規(guī)定：當(dāng)車輛從高附著路面駛向低附著路面時(shí)，急促全力制動(dòng)，直接控制車輪不應(yīng)該出現(xiàn)抱死現(xiàn)象，ABS能在低附著路面上全循環(huán)，并保證車輛以較高速度從高附著路面駛向低附著路面。</p><p>　　仿真參數(shù)如下：四分之一車體質(zhì)量為40

67、0kg,制動(dòng)初速度為30m/s,最佳滑移率設(shè)為0.2，附著系數(shù)為0.85，采樣時(shí)間為0.04s，仿真時(shí)長(zhǎng)20s。</p><p>　　汽車開始制動(dòng)時(shí),駕駛員踩下制動(dòng)踏板,對(duì)制動(dòng)管路中油壓進(jìn)行控制,制動(dòng)器使車輪產(chǎn)生制動(dòng)力矩,同時(shí)產(chǎn)生地面制動(dòng)力。車輛進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)后首先對(duì)滑移率進(jìn)行判斷, 如果滑移率小于0.1,應(yīng)進(jìn)入增壓狀態(tài);如滑移率大于0.1,接著檢查是否大于0.999,如大于0.9將進(jìn)入減壓狀態(tài);如果滑移率在0.1

68、 至0.999之間,接下來(lái)由車輪的加減速度作為決定油壓增減的依據(jù)。邏輯門限值控制算法預(yù)選一個(gè)角減速度門限值,當(dāng)實(shí)測(cè)的角減速度超過(guò)此門限值時(shí),開始減壓,使車輪得以加速旋轉(zhuǎn);再預(yù)選一個(gè)角加速度門限值,當(dāng)車輪的角加速度達(dá)到此門限值時(shí), 開始增壓,車輪作減速運(yùn)動(dòng),繼續(xù)制動(dòng)。邏輯門限值算法就是通過(guò)這樣的循環(huán)控制過(guò)程使車輪的速度控制在一定的范圍內(nèi)而不產(chǎn)生抱死。</p><p>　　圖4.4 汽車ABS邏輯門限值法控制高

69、附著邏輯圖</p><p>　　圖4.5 高附著路面輪速與車速仿真圖</p><p>　　圖4.6 高附著路面制動(dòng)控制圖</p><p>　　圖4.7 高附著路面滑移率變化圖</p><p>　　從圖中可以看出，制動(dòng)初期前輪經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的增壓狀態(tài)，從開始制動(dòng)到車速為零時(shí)的制動(dòng)時(shí)間為3.7s，制動(dòng)距離為60m,車輪首次抱死時(shí)間

70、為3.9s，抱死時(shí)車速為：0，達(dá)到最佳滑移率的時(shí)間為：0.5s。</p><p>　　無(wú)ABS制動(dòng)控制的情況下：</p><p>　　圖4.8 高附著路面輪速與車速仿真圖</p><p>　　圖4.9 高附著路面制動(dòng)控制圖</p><p>　　圖4.10 高附著路面滑移率變化圖</p><p>　　4

71、.2.2低附著路面仿真</p><p>　　根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T13594-2003中的E.6.1.3.2.2規(guī)定：當(dāng)車輛從低附著系數(shù)路面駛向高附著系數(shù)路面時(shí)，急促全力制動(dòng)，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)能在低附著系數(shù)路面上形成全循環(huán)，保證車輛以較高的速度從低附著系數(shù)路面駛向高附著系數(shù)路面。車輛的減速度在合適的時(shí)間內(nèi)有明顯的增加，同時(shí)車輛不應(yīng)該偏離原來(lái)的行駛路線。</p><p>　　仿真參數(shù)如下：四分之

72、一車體質(zhì)量為400kg,制動(dòng)初速度為30m/s,最佳滑移率設(shè)為0.2，附著系數(shù)為0.4，采樣時(shí)間為0.04s，仿真時(shí)長(zhǎng)20s。</p><p>　　汽車開始制動(dòng)時(shí),駕駛員踩下制動(dòng)踏板,對(duì)制動(dòng)管路中油壓進(jìn)行控制,制動(dòng)器使車輪產(chǎn)生制動(dòng)力矩,同時(shí)產(chǎn)生地面制動(dòng)力。車輛進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)后首先對(duì)滑移率進(jìn)行判斷, 如果滑移率小于0.1,應(yīng)進(jìn)入增壓狀態(tài);如滑移率大于0.1,接著檢查是否大于0.999,如大于0.999將進(jìn)入減壓狀態(tài);

73、如果滑移率在0.1至0.999之間,接下來(lái)由車輪的加減速度作為決定油壓增減的依據(jù)。邏輯門限值控制算法預(yù)選一個(gè)角減速度門限值,當(dāng)實(shí)測(cè)的角減速度超過(guò)此門限值時(shí),開始減壓,使車輪得以加速旋轉(zhuǎn);再預(yù)選一個(gè)角加速度門限值,當(dāng)車輪的角加速度達(dá)到此門限值時(shí), 開始增壓,車輪作減速運(yùn)動(dòng),繼續(xù)制動(dòng)。邏輯門限值算法就是通過(guò)這樣的循環(huán)控制過(guò)程使車輪的速度控制在一定的范圍內(nèi)而不產(chǎn)生抱死。</p><p>　　圖4.11 汽車ABS

74、邏輯門限值法控制低附著邏輯圖</p><p>　　圖4.12 低附著路面輪速與車速仿真圖</p><p>　　圖4.13 低附著路面制動(dòng)控制圖</p><p>　　圖4.14 低附著路面滑移率變化圖</p><p>　　從圖中可以看出，制動(dòng)初期前輪經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的增壓狀態(tài)，從開始制動(dòng)到車速為零時(shí)的制動(dòng)時(shí)間為7.4s，制動(dòng)距離為

75、117m,車輪首次抱死時(shí)間為7.6s，抱死時(shí)車速為：0，達(dá)到最佳滑移率的時(shí)間為：0.2s。</p><p>　　無(wú)ABS制動(dòng)控制的情況下：</p><p>　　圖4.15 低附著路面輪速與車速仿真圖</p><p>　　圖4.16 低附著路面制動(dòng)控制圖</p><p>　　圖4.17 低附著路面滑移率變化圖</p>

76、;<p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　本文對(duì)ABS的工作原理、基本結(jié)構(gòu)作了詳細(xì)的闡述，并利用人工圖形建模的方法，建立了車輛系統(tǒng)仿真模型。邏輯門限值控制方法是比較成熟的控制方式，本文介紹的以滑移率門限控制為主,以加速度門限控制為輔的控制策略，將其用于ABS的控制，可以使整個(gè)控制過(guò)程比較簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)原理上比較容易實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，如果控制參數(shù)選擇合理，則可以達(dá)到比較理想

77、的控制效果，能夠滿足各種車輛的要求。但邏輯門限值控制本身也存在一些不足，它的控制邏輯比較復(fù)雜、波動(dòng)較大，而且控制系統(tǒng)中的許多參數(shù)都是經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)得出的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撘罁?jù)，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性品質(zhì)無(wú)法評(píng)價(jià)等。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本文的研究工作是在王金湘老師的支持和指導(dǎo)下完成的，王老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度以及勤奮踏實(shí)

78、的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象，并使我一生受用。在課題研究和論文撰寫過(guò)程中，王老師以他獨(dú)特的思維方式、豐富的理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，幫助我解決了一個(gè)又一個(gè)難題。在生活中，王老師也給予了熱心的關(guān)懷和幫助，使我在提高科研能力的同時(shí)，也領(lǐng)悟到了研究學(xué)問(wèn)的態(tài)度和方法以及為人處事的寬容與大度。在此，向王老師致以崇高的敬意和誠(chéng)摯的謝意。</p><p>　　感謝我的父母，是他們給我在學(xué)校提供了無(wú)窮的精神鼓勵(lì)和物質(zhì)支持，我才能在三江大

79、學(xué)順利完成學(xué)業(yè)。</p><p>　　感謝論文中所有參考文獻(xiàn)的作者，是他們的研究成果給了我在科研工作中的啟發(fā)，使我在能在更高的起點(diǎn)上開展研究工作。</p><p>　　衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位專家。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李勁松 周孔亢, 車輛ABS

80、控制算法的研究及探討,拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車[J], 2005年 02期.</p><p>　　[2] 鄭太雄 馬付雷, 基于邏輯門限值的汽車ABS控制策略[J],交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào),2010年 02期.</p><p>　　[3] 孫仁云 郭辛 龍行現(xiàn),基于門限值控制的汽車ABS控制器的研制[J],西南交通大學(xué)學(xué)報(bào),2003年 04期.</p><p>　　[4] 冷雪

81、 李文娟 王旭東等，汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)三種控制算法制動(dòng)性能比較，自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2009年 02期.</p><p>　　[5] 馮道寧 劉昭度 尚秉旭，基于動(dòng)力學(xué)模型的車輛防抱死制動(dòng)系統(tǒng)仿真. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造, 2011年 09期.</p><p>　　[6] 劉天浪，ABS的組成和控制原理,交通科技與經(jīng)濟(jì),2009年 05期.</p><p>　　[7] 李建

82、勛 張春化，速度分段在ABS邏輯門限值控制法中的研究與應(yīng)用，汽車技術(shù), 2004年 第11期. </p><p>　　[8] 薛定宇 陳陽(yáng)泉著，基于matlab/simulink的系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社，2002年4月.</p><p>　　[9] 黎盛寓 譚克城 主編, 汽車底盤電子控制技術(shù)[M],北京:北京理工大學(xué)出版社,2010.</p><p&

83、gt;　　[10] 李果 編著,車輛防抱死制動(dòng)控制理論與應(yīng)用[M], 北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2009.</p><p>　　[11] Mirzaei A， Moallem M， Dehkordi B M, Design of an Optimal Fuzzy Controller for Antilock Braking Systems. IEEE Transactions on Vehicular Techn

84、ology, Volume: 55 , Issue: 6 1725 - 1730.</p><p>　　[12]宋健 李永，汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的研究進(jìn)展[J]，公路交通科技，2002年 第6期 </p><p>　　[13]陸文昌，汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)性能的研究[J]，中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2005年11月 第 10期.</p><p>　　[14]鄭偉峰，汽車防抱制

85、動(dòng)邏輯門限控制算法研究[D]，長(zhǎng)沙：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)碩士論文． 2003年．</p><p>　　[15]劉志敏，基于模糊控制的汽車ABS系統(tǒng)仿真研究[D]，蘭州：蘭州理工大學(xué)碩士學(xué)位論文．2009年．</p><p>　　[16]T．Kawabe，M．Nakazawa,I．Nostu，and Y．Watanabe，A sliding mode controller</p>

86、<p>　　for anti-lock brake system：Usage of sluggish actuators[C]，in Proc．35th Conferenceon Decision and Control，Kobe，Japan,Dec．1995，Page(s)：2769- 2771．</p><p>　　[15]Yuen-Kwok Chin，William C．Lin，David M．

87、Sidlosky，David S．Rule，Sliding— Mode ABS Wheel—Slip Control[C]，1992，Page(s)：l一5．</p><p>　　[17]Chih·Min Lin and Chun-Fei Hsu，Self-Learning Fuzzy Sliding-Mode Control for Antilock Braking Systems，Transac

88、tions On Control Systems Technology[C]，V01.11 No.2，March，2003-IEEE Page(s)：273—278．</p><p>　　[18]尹華鑫 蔡辰光 陳振明，汽車ABS基于邏輯門限值控制方法的研究[J]，重慶交通大學(xué)，2007年 第9期.</p><p>　　[19]周東 陳南，汽車ABS邏輯門限值控制改進(jìn)算法的仿真[J]，東南