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车辆防抱死制动系统的控制技术研究

侯光钰  
【摘要】: 防抱死制动系统(ABS)做为汽车的主动安全性装备,已在世界各地得到了广泛的应用。由于轮胎特性的强非线性,及制动执行机构存在的时间滞后的因素,另外,路面条件在较大的范围变化所有这些都给ABS的控制带来了困难。必须采用鲁棒性强的控制方法进行控制器的设计,本文围绕ABS的控制技术展开了研究,主要工作如下: 1.建立了车辆系统的单轮模型、半车模型和整车模型。单轮模型用来进行控制器的设计研究,半车模型用来进行载荷转移的分析,整车模型用于转向制动、分离附着系数路面情况下的研究。采用径向基神经网络建立了轮胎的模型,该模型与“魔术公式”有很好的一致性。 2.采用模糊控制理论进行了基于滑移率的ABS控制器的设计,在不同路面下设定不同的参考滑移率,以滑移率的跟踪为控制目标,对设计的控制器在不同附着系数路面和不同制动初始车速工况下的制动进行了仿真,并进行了附着系数发生跃变时的仿真,结果表明模糊控制器有良好的跟踪性能。利用遗传优化算法进行了模糊控制规则的隶属度函数的优化设计,通过对优化前后控制结果的比较,可以认为遗传优化用于模糊控制的规则调整是有效的。 3.当考虑制动执行时间滞后因素时,模糊控制的调节频率过高,采用滑模变结构控制可以很好的解决这个问题。本文采用Utkin的滑模控制理论进行了ABS滑移率的控制研究,采用边界层方法克服控制中出现的颤振现象,获的了满意的控制效果。 4.前述的控制器仅能保证控制的稳定性,而对其它性能指标并没有要求。本文将带有不确定参数的系统的鲁棒控制问题转化为H∞控制的标准问题,考虑ABS由路面变化引起的参数变动问题,在保证滑移率跟踪的前提下设计了满足二次型性能指标的的控制器,仿真结果表明该控制器能够克服路面变化的影响。 5.在转向制动方面,建立了考虑差动制动力矩的模型,通过仿真得到了有、无ABS情况下,横摆角速度和侧向加速度的响应。从响应对比中,可以知道在同等条件下ABS能减小横摆角速度和侧向加速度的数值,但增加了这些量的变动频率。 6.介绍了基于车轮多维力技术构建的ABS性能测试道路试验系统。详细介绍了车轮多维力测量技术,并对系统所用的主要传感器进行了介绍。采用该试验系统在定远汽车试验场进行了ABS在不同初始车速和不同路面附着系数情况下的对比试验。通过对结果的分析,可以认为基于多维轮力测量技术构建的试验系统能够满足ABS性能测试的要求。


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