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基于滑移率的液压ABS控制算法研究

卢文博  
【摘要】:ABS(Anti-lock Braking System,防抱死制动系统)是一种常用的汽车主动安全技术。该系统可以有效地防止车轮抱死,即使在大强度制动情况下也能保证车辆的操纵稳定性,使驾驶员能够有效地采取避让动作,防止事故的发生。国内外针对该系统进行了广泛的研究,目前的发展趋势是通过采用现代控制理论方法保证控制的稳定性和减小系统的超调量。 论文以一汽奔腾B70轿车为研究对象,开展了基于滑移率的液压ABS控制算法设计,并针对国家标准GB/T 13594-2003“机动车和挂车防抱死制动性能和实验方法”规定的各种工况对控制算法进行了离线和硬件在环仿真验证。仿真结果表明,开发的ABS控制算法具有良好的实时性和控制精度,能够很好的满足国家标准中的各项要求。 论文的主要内容包括: a) ABS液压调节单元的特性研究 ABS液压调节单元的特性研究是开发ABS控制算法的前提。根据算法的需要,本文分别对高速开关阀和回油泵等关键部件进行原理分析和特性研究。特性研究的结果将为后续提出的电磁阀控制信号的确定方法等内容提供理论支撑。 b) ABS控制算法的总体方案设计 通过广泛地阅读国内外文献,对ABS控制算法的发展现状和研究热点进行了一定的分析,并以此为依据,设计了一种ABS控制算法的总体方案。 c)基于滑移率的ABS控制算法设计 算法设计是全文的重点,内容包括:基于Utkin滑模自优化理论的目标滑移率寻优算法设计,该算法的主要特点是不需要获取路面的状态信息,仅通过车辆的制动减速度就可计算出较为准确的目标滑移率;用于计算需求制动力矩的模糊变结构控制器设计,通过对原有滑模变结构控制中指数趋近律的参数进行模糊化控制,削弱了系统的抖振;基于二元离散函数插值原理的PWM控制信号占空比的确定方法设计。 d)仿真验证 为了验证算法的有效性和稳定性,本文首先针对不同工况进行了了离线仿真验证,并研制了基于Matlab/xPC Target和RTW实时工具的汽车底盘控制硬件在环仿真试验平台,用于对控制算法的进行进一步的检验。 通过以上研究,本文得出的主要结论包括: a) Utkin滑模自优化理论可以很好的应用于目标滑移率的寻优,保证了良好的实时性,并通过引入非线性环节提高了寻优的精度; b)在滑模变结构控制中,通过加入模糊控制方法,既改善了变结构系统在向切换面趋近时的运动品质,又可以很大程度地减小系统的抖动,保证了系统的实时性和稳定性; c)二元离散函数插值方法能够很好的根据实验数据确定某一特定压差和压力变化率下的占空比,而且计算量小,实时性较好。


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