基于状态机算法的气压制动系统防抱死控制策略研究

发布时间：2019-08-07 13:50

【摘要】：制动防抱死系统(Anti-lock Braking System,ABS)的作用是防止车辆在制动时出现车轮抱死,将车轮滑移率控制在最佳滑移率附近,这样既提高了制动效能,又保证了车辆的方向稳定性和操纵稳定性。使用气压制动系统的商用车一般用于运载大量乘客或货物,为保证其安全行驶,制动防抱死系统更为必要。液压制动系统和气压制动系统所用到的介质分别为液体与气体,两者的性质不相同,两种制动系统的结构也不相同,导致它们的制动防抱死系统的控制策略也有所区别。本文的目的是针对气压制动系统设计ABS控制策略,主要做了以下几方面的工作:首先,在设计控制策略之前,搭建了气压制动防抱死系统试验台。在试验台上进行试验,测试ABS电磁调节阀的调压特性。通过给ABS电磁调节阀不同的控制信号,控制制动气室中压力的变化,然后记录压力变化曲线。通过对曲线的分析,得到ABS电磁调节阀调节压力变化时的相关特性。之后根据测试得到的曲线及数据,通过拟合的方式在Simulink中搭建压力模型,为后期的制动防抱死控制策略设计奠定基础。接着,采用基于状态机理论的逻辑门限值方法设计控制策略。在设计过程中,以测得的ABS电磁调节阀的调压特性为依据,使控制策略能够适用于气压制动系统。根据滑移率是否在稳定区域,将车轮的制动过程分为5种状态。不同状态下,控制策略通过向ABS电磁调节阀发送不同的控制信号,改变制动气室的压力和制动力矩,从而改变车轮实时运动信号(车轮制动角减速度、滑移率等)。一旦车轮实时运动信号的变化触发了门限值组成的逻辑条件,车轮就从一个状态转移到另一个状态。通过调节使车轮状态不断转变,将车轮的滑移率控制在最佳滑移率附近。在控制过程中,制动气室中的压力会在减压、保压、增压三个阶段不断循环。在减压阶段,控制策略会分别估算减压前和减压后制动气室的压力。在增压阶段,控制策略根据减压阶段估算的压力来预计增压时间,从而实现对增压过程有效的控制。通过车辆制动时的减速度,识别出路面附着系数的大小以及突变,然后调整门限值,通过这种方式控制策略就可以在不同的路面上对车轮进行有效控制。然后,通过Truck Sim与Simulink联合仿真的方式验证控制策略的可行性。在Simulink中搭建控制策略模型,在Truck Sim中设置整车模型。对车辆在不同类型路面上的紧急制动过程进行仿真。路面类型主要包括:高附着路面、低附着路面、对接路面、对开路面。仿真结果表明控制策略在各种类型的路面上都达到了良好的控制效果。最后,将气压ABS试验台与d SPACE公司生产的Simulator和Micro Auto Box联合,组成硬件在环试验台。将气压ABS控制策略模型导入到Micro Auto Box中,将整车模型导入Simulator中,通过硬件在环仿真的方式再次验证控制策略的可行性。对车辆在不同类型路面上的紧急制动过程进行仿真,路面类型与离线仿真时一样。仿真结果同样表明控制策略在各种类型的路面上都达到了良好的控制效果。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.526

【参考文献】