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基于遗传优化的模糊控制汽车ABS仿真研究

李远彬  
【摘要】:汽车防抱死装置,已成为改善汽车主动安全性的重要装置,在行驶高速化的今天,得到广泛应用。但传统的汽车防抱死装置,采用基于车轮的加、减速度逻辑门限值控制方法,存在开发周期长、成本高和车型通用性不强等缺点。针对这样的不足,本文在总结前人的研究基础上,利用计算机仿真技术模拟车辆在纵向道路上制动过程,探索车辆制动过程的控制算法,并做了改进和发展。 本文对汽车防抱死装置工作原理进行了分析,分别介绍了目前广泛应用的基于车轮加、减速度的控制方法和作为未来发展方向的结合车辆动力学对车轮滑移率进行控制的方法。在Matlab/Simulink环境下建立了车辆防抱死装置模型,包括车辆模型、轮胎模型、制动器模型和控制器模型四个部分。介绍了车辆模型中常用的单轮模型,以及整车模型、半车模型和单轮模型的应用范围。魔术公式广泛应用于轮胎模型,能模拟不同路面条件,却存在参数多、计算量大等不足,因此本文采用了一种基于魔术公式的简化模型。并在研究了大量制动器模型基础上,选择了一种简单的制动器模型。 模糊控制作为一种智能控制方法,具有不依赖数学模型、鲁棒性好等优点。本文介绍了模糊控制的一些基础数学知识,并利用了Matlab模糊控制工具箱设计了基于滑移率的模糊控制器。模糊控制建立的控制规则,是依据人们对模糊对象信息的归纳和总结,具有一定的主观性。而随着控制问题越来越复杂,以及人们对控制精度要求提高,就需要一种优化方法来对模糊控制规则进行优化,以期达到更优的控制效果。本文利用Matlab遗传算法与直接搜索工具箱,设计了遗传算法程序。 通过仿真分析可知,本文所建立的车辆防抱死模型能够准确反应车辆的制动工况。由常规制动控制和模糊控制对比研究可知,模糊控制在相同外界环境条件下,能够更加充分利用路面附着力,缩短制动距离,减少制动时间。且利用遗传优化的模糊控制防抱死装置能进一步提高制动效能。


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