汽车防抱死系统控制方法研究与仿真

发布时间：2017-10-07 03:25

  本文关键词：汽车防抱死系统控制方法研究与仿真

  更多相关文章： 汽车防抱死系统 滑模控制 极值寻优 轮胎纵向力 轮胎横向力

【摘要】：汽车防抱死(ABS)渐渐变成标配,它被用在紧急制动情况下规避车轮抱死。一经预测车轮有抱死前兆,它将调节制动压力大小来达到预防车轮抱死,同时确保轮胎工作在“轮胎纵向力——滑移率”曲线的峰值点周围,进而阻止轮胎严重磨损、无法旋转方向盘、车辆易甩尾、制动距离远、转向不稳定等诸多危险的发生。鉴于它等同高度非线性系统,因此在系统参数非线性、时变性高,没有确切数学模型、抗干扰性高等条件下,本文采取滑模理论,将滑移率当做控制对象、制动力矩当做控制变量构造了在线自寻优闭环控制系统。与传统方法不同,本文采取极值寻优算法,它能够在不用设置目标滑移率值、也无须估计路面摩擦情况下,凭借在线自寻优算法自动探求轮胎纵向力同滑移率特征曲线峰值点,进而确保充足的轮胎纵向力,实现减小制动时间、距离最短目标。另一方面,鉴于轮胎纵向力、横向力内在高度耦合性,在车辆转向情况下,最大纵向力对应较小横向力会致使转弯过程极度不安稳,因此本文在设计滑模面变量、极值寻优算法时,将司机转向角输入等考虑到补偿方案中,凭借修正控制律优化了转向时极值寻优算法继续追逐最优滑移率致使不可接受的轮胎横向力,确保轮胎纵向力、横向力都足够保障制动同转弯安全。本文在Matlab环境下搭建诸多仿真实验模型,实验参数采用实践数据值,通过实验论证了极值寻优算法理论及其在汽车直线制动时正确性等,除此以外设置了是否具备ABS的汽车制动对照实验组,论证了ABS的必要性。最后凭借多自由度整车模型直线、转向制动试验论证了本文所设计算法的正确性、方案的可行性。
【关键词】：汽车防抱死系统 滑模控制 极值寻优 轮胎纵向力 轮胎横向力
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.526
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题来源及背景9-12
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 课题研究背景及意义9-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.3 研究的内容13-15
• 第2章 防抱死系统分析15-24
• 2.1 车辆制动过程分析15-17
• 2.2 ABS的结构和工作原理分析17-20
• 2.2.1 ABS的组成结构17-18
• 2.2.2 液压制动系统分析18-19
• 2.2.3 ABS的工作原理分析19-20
• 2.3 ABS常用控制策略分析20-23
• 2.3.1 ABS控制策略概述20
• 2.3.2 逻辑门限值的控制方法分析20-21
• 2.3.3 PID控制21-22
• 2.3.4 模糊控制22
• 2.3.5 滑模变结构控制22-23
• 2.3.6 几种控制策略的比较23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 滑模理论及控制器设计24-38
• 3.1 滑模理论基础24-30
• 3.1.1 滑模理论概述24-25
• 3.1.2 滑模理论的数学描述25-26
• 3.1.3 滑模理论设计原则26-29
• 3.1.4 滑模理论的抖振29-30
• 3.2 极值寻优理论30
• 3.3 控制器及极值寻优算法分析30-37
• 3.3.1 滑模控制器设计30-31
• 3.3.2 极值寻优理论证明31-34
• 3.3.3 极值寻优算法参数分析34-36
• 3.3.4 滑移率控制器优化36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 车辆动力学建模38-51
• 4.1 车辆系统模型38-42
• 4.1.1 车辆系统模型概述38-39
• 4.1.2 单轮车辆模型建模39-40
• 4.1.3 四轮车辆系统模型建模40-41
• 4.1.4 轴荷转移与轮胎侧偏角子系统建模41-42
• 4.2 轮胎模型42-45
• 4.2.1 轮胎模型概述42-43
• 4.2.2 轮胎纵向力43
• 4.2.3 轮胎横向力43-45
• 4.3 液压制动模型及其控制器设计45-46
• 4.3.1 液压制动模型分析45-46
• 4.3.2 液压制动控制器设计46
• 4.4 Matlab/Simulink系统建模46-50
• 4.4.1 单轮车辆模型仿真图46
• 4.4.2 四轮车辆模型仿真图46-48
• 4.4.3 滑移率计算模型仿真图48-49
• 4.4.4 轮胎模型仿真图49
• 4.4.5 液压制动控制器仿真图49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第5章 仿真实验及结果分析51-75
• 5.1 实验参数51
• 5.2 极值寻优算法可行性实验及分析51-53
• 5.2.1 实验51-52
• 5.2.2 实验结果及分析52-53
• 5.3 单轮车辆模型制动实验及分析53-56
• 5.3.1 实验53-54
• 5.3.2 实验结果及分析54-56
• 5.4 四轮车辆模型直线制动实验及分析56-63
• 5.4.1 四轮车辆模型直线制动实验56
• 5.4.2 无ABS时实验结果及分析56-58
• 5.4.3 极值寻优算法实验结果及分析58-63
• 5.5 四轮车辆模型转向制动实验及分析63-74
• 5.5.1 四轮车辆模型转向制动实验63-64
• 5.5.2 控制器未优化前实验结果及分析64-70
• 5.5.3 控制器优化后实验结果及分析70-74
• 5.6 本章小结74-75
• 结论75-76
• 参考文献76-80
• 致谢80

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本文编号：986664