林区车辆ABS滑模控制器优化设计

发布时间：2020-07-16 22:55

【摘要】：汽车防抱制动系统,在改善汽车主动安全性方面日趋重要,在车速越来越快的今天,汽车防抱制动系统得到了广泛的应用。针对林区作业车辆在作业过程中,受路面条件限制,极易出现制动力不足、制动距离长、制动失效、制动侧滑、跑偏等问题,本文从林区作业车辆制动系统的ABS制动系统方面入手,在总结已有研究内容的基础上,采用计算机仿真技术,模拟车辆在林区纵向路面上的制动过程,探索研究车辆在制动过程中ABS系统的控制算法,并在此基础上做了优化和改进。在综述国内外文献的基础上,针对林区作业货车的ABS系统进行了关键技术的分析和实现方法的研究。主要研究内容如下:建立了林区作业车辆制动系统数学模型,其中包括车辆模型、轮胎模型和制动执行器模型。为了突出研究重点以及弱化其他因素的干扰,车辆模型选用单轮车辆制动模型;轮胎模型采用了魔术公式简化模型,在同样能模拟出不同路面条件的前提下,大大改善了传统魔术公式参数多、计算量大的问题;制动执行器模型由驱动电机模型、传动机构模型和制动器模型三部分组成。针对林区道路湿滑、复杂多变的特点,提出了滑模变结构控制算法。针对控制系统输入函数界限的不确定,引入了自适应控制方法,设计了自适应滑模控制器。针对滑模控制引起的高频抖振问题,在自适应滑模控制器的设计基础上,引入RBF神经网络,设计了基于RBF自适应滑模控制器。在MATLAB/Simulink工具箱中搭建了ABS系统整体仿真模型,对分别采用常规自适应滑模控制器和基于RBF自适应滑模控制器的ABS系统进行了对比仿真实验。实验结果表明,基于RBF自适应滑模控制器比自适应滑模控制器的控制效果更好,不仅能够削弱常规滑模变结构控制所引起的抖振现象,而且能够提高ABS的响应速度和鲁棒性,因此能够很好地适应林区湿滑、复杂的路面状况,验证了所设计模型在实际应用中的可行性和有效性。
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U463.526;TP273
【图文】：

系统结构图,系统结构图,制动系统

整体完善详细的数学模型，不仅在建立模型过程中大大增加了工作面的研究也带来了诸多不便。因此，根据我们研宄目的，可以选择建侧重点的车辆模型Ｍ。逡逑建立的是汽车的制动系统模型，侧重点主要集中在汽车制动的过程间、制动距离、制动过程中滑移率的变化情况、制动力矩等。因此，为重点，车辆模型依据牛顿力学公式建立。在建立车辆制动系统数学模先对汽车ＡＢＳ系统做一个简单的概述。逡逑抱制动系统概述逡逑ＢＳ系统结构逡逑Ｓ系统是在常规制动装置的基础上，增设由轮速传感器、、电控单元（ＥＣ调节器和报警装置等部分构成的电子控制系统。ＡＢＳ系统结构如下

模型图,模型

图２．３单轮车辆制动模型逡逑Ｆｉｇ邋２．３邋Ｓｉｎｇｌｅ邋ｗｈｅｅｌ邋ｖｅｈｉｃｌｅ邋ｂｒａｋｉｎｇ邋ｍｏｄｅｌ逡逑有：逡逑ｆ逡逑Ｊ＝邋ＲＦｆ邋－邋Ｍｂ，0）（0）＞Ｑ逡逑

框图,自适应控制系统,工作原理图,模型参考自适应

逡逑图３．２自适应控制系统工作原理图逡逑Ｆｉｇ邋３．２邋Ｗｏｒｋｉｎｇ邋ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ａｄａｐｔｉｖｅ邋ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑２９逡逑

【参考文献】