汽车防抱死制动系统控制方法分析与仿真研究

发布时间：2017-06-02 02:04

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【摘要】： 随着汽车工业的不断发展,人们越来越重视汽车的安全性问题。汽车防抱制动系统(ABS)作为一种主动安全装置,能够在汽车制动时自动调节车轮制动力,防止车轮抱死,保证车辆的侧向稳定性和转向操纵性,同时缩短制动距离以取得最佳的制动效果。在汽车日益高速化的今天,它的应用也越来越广泛。而控制方法是ABS的核心技术,对汽车防抱制动系统的研究及汽车制动性能的提高具有重要的现实意义。 本文在研读了大量文献并深入分析ABS国内外研究状况及其基本原理、组成、布置方式的基础上,建立了车辆仿真模型,包括双轮车辆模型、轮胎模型和制动系统模型;分析研究了PID控制、滑模变结构控制、自寻优控制、模糊控制、耗散功率控制以及逻辑门限控制,研究了各种模型在实际应用中优缺点,最后选择基于滑移率和车轮减速度的逻辑门限控制理论为本文控制器的控制逻辑,并采用人工与计算机混合建模的方法,在Matlab/Simulink/Stateflow中建立了相应的计算机仿真模块,包括车轮模型模块、轮胎子模型模块、滑移率子模型模块、制动系统子模块以及控制器模块。最后,在两种典型路面上分别对有无ABS的制动系统进行了仿真,由仿真结果详细分析了影响ABS系统的因素,最终得出的结论是:汽车防抱死制动系统(ABS)能防止制动过程中车轮抱死,有效缩短制动距离,减少制动时间,但是,对高附着系数路面的制动效能的改善效果不如低附着系数路面明显。另外,ABS系统的性能是由系统多个因素共同决定的,开发ABS系统必须充分考虑各个因素,才能开发出较好的产品。
【关键词】：汽车 仿真 防抱死制动系统 逻辑门限
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U463.526
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究的科学意义10
• 1.2 国内外ABS发展现状10-13
• 1.2.1 国外ABS发展现状10-12
• 1.2.2 国内ABS发展现状12-13
• 1.3 ABS控制算法研究进展13-14
• 1.3.1 国外ABS控制算法的研究进展13-14
• 1.3.2 国内ABS控制算法的研究进展14
• 1.4 当前ABS研究的关键技术14-15
• 1.5 本文研究主要内容15-16
• 第二章 ABS基本组成与工作原理16-29
• 2.1 ABS基本组成16-19
• 2.1.1 车轮轮速传感器17-18
• 2.1.2 液压调节器(HCU)18
• 2.1.3 电子控制器(ECU)18-19
• 2.2 ABS系统类型19-21
• 2.2.1 四通道式19-20
• 2.2.2 三通道式20-21
• 2.3 ABS系统理论基础21-25
• 2.3.1 汽车制动时车轮滑移率21
• 2.3.2 路面制动力、制动器制动力和附着力之间的关系21-23
• 2.3.3 附着力系数23-24
• 2.3.4 前、后制动器制动力的分配问题24-25
• 2.4 典型ABS系统原理及工作过程25-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 ABS系统车辆动力学建模29-37
• 3.1 概述29-30
• 3.1.1 车辆动力学建模意义29
• 3.1.2 车辆动力学建模方法29-30
• 3.2 车辆动力学模型30-32
• 3.2.1 一般车辆模型30
• 3.2.2 四轮车辆模型30
• 3.2.3 双轮车辆模型30-32
• 3.3 车轮轮胎模型32-34
• 3.3.1 理论模型32
• 3.3.2 魔术公式32-34
• 3.3.3 双线性公式34
• 3.4 制动系统模型34-36
• 3.4.1 液压系统建模35
• 3.4.2 制动器模型35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 基于逻辑门限的ABS控制算法研究37-54
• 4.1 几种常见算法分析37-41
• 4.1.1 PID控制算法37-38
• 4.1.2 滑模变结构控制38-39
• 4.1.3 最优控制39-40
• 4.1.4 模糊控制理论40-41
• 4.1.5 耗散功率控制41
• 4.2 基于逻辑门限的防抱死控制逻辑分析41-43
• 4.3 基于滑移率和车轮减速度的逻辑门限控制算法分析43-50
• 4.3.1 基于滑移率和车轮减速度的逻辑门限控制算法基本原理44-45
• 4.3.2 不同路面逻辑门限控制算法分析45-50
• 4.4 参考车速的估计50-53
• 4.4.1 最大轮速法50-51
• 4.4.2 斜率法51
• 4.4.3 综合法51
• 4.4.4 递推法51-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第五章 ABS系统动力学模拟仿真54-69
• 5.1 概述54-55
• 5.1.1 仿真软件介绍54-55
• 5.1.2 仿真所需参数55
• 5.2 仿真模块的建立55-61
• 5.2.1 车轮模型模块55-56
• 5.2.2 轮胎模型模块56
• 5.2.3 制动系统子模块56-57
• 5.2.4 滑移率模型模块57
• 5.2.5 控制器模型模块57-61
• 5.3 典型路面制动系统仿真及数据分析61-68
• 5.3.1 常规制动系统仿真图61
• 5.3.2 带ABS制动系统仿真图61-62
• 5.3.3 高附着系数路面有无ABS制动仿真曲线图62-64
• 5.3.4 低附着系数路面有无ABS制动仿真曲线图64-66
• 5.3.5 仿真数据分析66-68
• 5.4 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果73-74
• 致谢74

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 梁勇;马兴平;;车辆ABS系统的计算机仿真研究[J];汽车零部件;2013年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 卢文博;基于滑移率的液压ABS控制算法研究[D];吉林大学;2011年

2 张蕾;基于虚拟样机技术的汽车制动系感载比例阀分析研究[D];武汉理工大学;2011年

3 常云泽;基于PLC的ABS防抱死模拟试验系统的设计与开发[D];中北大学;2011年

4 田立国;汽车防抱制动的控制仿真研究[D];沈阳理工大学;2011年

5 俞琳琳;复合PID-模糊控制在ABS中的应用研究[D];重庆大学;2011年

6 张大伟;车用防抱死制动系统控制器的设计与实现[D];沈阳航空航天大学;2012年

7 庞岩;混合动力汽车再生制动与防抱死系统协调控制研究[D];山东大学;2013年

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本文编号：413968