汽车防抱死系统控制方法的研究,,,【字数：11052】
随着科技的发展，防抱死系统(ABS)成为了现代车辆必须带有的主动安全装置。防抱死系统是一种基本的防滑控制方法，由于汽车在冰雪路面上或者湿滑路面上紧急制动时容易发生侧滑，为了使汽车在未停止时车轮不会抱死，轮胎处于一边滚动一边滑动的状态，并且汽车可以获得最大的制动力系数，从而减少制动距离，此时滑移率需处在15%-20%的理想参数之间。汽车防抱死系统最初就是根据这一原理而构思制造的。本文第一部分介绍了防抱死系统的研究目的和意义、基本原理、国内外的研究发展状况及组成等，然后根据制动时的受力分析和控制理论，得出数学理论模型，采用MATLAB/SIMULINK 人工图形建模的方法，建立相应系统的仿真模型，其中包括1/4车辆动力学模型、轮胎模型、制动系统模型及控制器模型。最后使用PID控制方法，分析汽车在不同路面上的制动性能。
目录
1.绪论 6
1.1研究背景 6
1.2研究目的及意义 6
1.3汽车防抱死系统的发展现状及趋势 7
1.3.1国外汽车防抱死系统的发展现状及趋势 7
1.3.2国内汽车防抱死系统的发展现状及趋势 8
1.4本文研究的主要内容 8
2.汽车防抱死系统的基本原理 10
2.1汽车防抱死系统的工作过程 10
2.2汽车防抱死系统的结构及主要零件 10
2.2.1转速传感器 10
2.2.2电子控制单元（ECU） 12
2.2.3执行机构 12
3.动力分析 14
3.1汽车制动时车轮的受力分析 14
3.2制动器制动力、地面制动力与附着力的关系 15
4.汽车防抱死系统模型的建立 17
4.1汽车防抱死系统车辆动力学模型 17
4.2汽车防抱死系统轮胎模型 18
4.3汽车防抱死系统滑移率理论模型 20
4.4汽车防抱死系统制动系统理论模型 21
5.汽车防抱死系统控制方法 22
5.1PID控制方法 22
5.2模糊控制方法 22
5.3不同路面仿真结果分析 23
结论与展望 26 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
参考文献 27
致谢 28
1.绪论
1.1研究背景
1913年美国福特公司让汽车进入流水线生产，从这时起，汽车再也不是只属于特权阶级的奢侈品，而是走进了千家万户，已经成为了人们交通出行的首要代步工具。随着汽车成为了人们生活出行的必需品后，大众对汽车的了解也愈发深刻，消费者也由感性消费变成了理性消费，开始不仅仅只关注汽车的外形和价位，也开始注重汽车的一些性能的各项参数。交通事故屡屡发生是由于驾驶者驾驶状态不同和路面环境因素的影响。汽车的安全性已经成为消费者主要关注的问题之一。为此汽车安装了两种安全技术：主动与被动。被动安全技术是指：传统的多出现在事故意外之后，保护人体生命安全的。包括安全带，安全气囊等。然而，这些技术并不能有效遏制交通事故的发生。因此，能够在事故发生前就发现解决问题的主动安全技术被开发了出来，如ABS(汽车防抱死系统)和ASR(汽车防滑电子控制系统)等。此外，在汽车的操纵稳定性和制动性能良好的保证下，能够使交通事故的发生率降到最低。这些技术的开发，提高驾驶的安全性，满足了广大人民群众的需要。
汽车防抱死系统的发明是在安全带问世之后，在汽车主动安全技术方面的又一项伟大进展。随着科技的发展汽车行驶速度增加，事故伤亡率持续攀高，消费者对行车安全性越发关注，于是汽车防抱死系统已经成为了现代汽车的标准配备，有关规定对于未安装防抱死系统的汽车下线是属于严重违规。假设该车没有配备防抱死制动系统，在紧急制动的情况下，往往会出现轮胎和车轮抱死在路面上的情况。结果不仅需要花很长的时间让车辆停止行驶，而且驾驶员无法很好的控制汽车行驶方向。如果前轮锁死，驾驶员会失去对汽车行驶方向的控制能力；如果后轮锁死，则很容易产生侧滑并且方向盘将无法控制行驶方向。无论是前轮锁死还是后轮锁死都有可能造成无法挽回的严重后果。因此防抱死系统的发明可以通过电子或机械的控制，既快速又精准地控制制动液压力的大小，来防止车轮锁死，并且获得最大的地面制动力和转向控制能力，使车辆即便在紧急情况下也具备躲避危险的能力。
1.2研究目的及意义
随着汽车代替自行车保有量持续增高, 道路交通拥堵现象也越来越严重。因为汽车行驶速度快，引发的交通事故的伤亡率也相对较高，而汽车防抱死系统作为汽车中重要组成
部分之一，这是为了不断地提高汽车行驶的安全性，加快中国制造，该行业的发展都起着至关重要的作用。汽车防抱死系统发明后，车轮在制动过程中可能会锁死的情况不再发生，其最基本的功能就是通过传感器在每个时刻接收车轮的运动状态，然后将其传递给电子控制单元，ECU经过分析处理计算发出相应指令，调节制动器制动力矩的大小。为了加强行车安全保障，预防车轮抱死，闭环控制往往是在汽车制动系统中使用。汽车防抱死系统可以使汽车在制动时维持方向的稳定性并缩短制动距离，能有效提高行车的安全性[1]。所以现在很多的汽车生产商都已经将防抱死系统作为汽车的标准安全装备之一，无论是在干燥路面、湿滑路面还是结冰路面上，大多数交通事故往往与制动性能存在很大的关系，防抱死系统在汽车安全性能上处于不可或缺的地位。因此大力研究汽车防抱死系统的控制方法，对于提高行车安全性和降低交通事故的发生具有重大的意义。
汽车防抱死制动系统(AntiLock Braking System 简称 ABS)由汽车的电子控制单元（ECU）控制。当车辆在紧急制动时，驾驶员用力踩下制动踏板，汽车防抱死系统开始工作，车轮继续转动，汽车不会脱离驾驶员的控制，从而达到安全停车的目的。这种防抱制动系统安装速度传感器，用于检测车轮的速度，然后输入车轮速度信号到电子控制单元。所述ECU反复地减少或增加根据输入车轮速度而加在车轮上的制动压力。控制车轮的滑移率，保持车轮转动。在制动过程中保持车轮转动，不但可以保证对制动时行驶方向的控制能力，而且在大部分的道路情况下，与抱死车轮相比，能提供更高的制动力量[2]。此项研究的目的是：紧急制动时驾驶员不会失去方向盘对驱动轮的控制。
目录
1.绪论 6
1.1研究背景 6
1.2研究目的及意义 6
1.3汽车防抱死系统的发展现状及趋势 7
1.3.1国外汽车防抱死系统的发展现状及趋势 7
1.3.2国内汽车防抱死系统的发展现状及趋势 8
1.4本文研究的主要内容 8
2.汽车防抱死系统的基本原理 10
2.1汽车防抱死系统的工作过程 10
2.2汽车防抱死系统的结构及主要零件 10
2.2.1转速传感器 10
2.2.2电子控制单元（ECU） 12
2.2.3执行机构 12
3.动力分析 14
3.1汽车制动时车轮的受力分析 14
3.2制动器制动力、地面制动力与附着力的关系 15
4.汽车防抱死系统模型的建立 17
4.1汽车防抱死系统车辆动力学模型 17
4.2汽车防抱死系统轮胎模型 18
4.3汽车防抱死系统滑移率理论模型 20
4.4汽车防抱死系统制动系统理论模型 21
5.汽车防抱死系统控制方法 22
5.1PID控制方法 22
5.2模糊控制方法 22
5.3不同路面仿真结果分析 23
结论与展望 26 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
参考文献 27
致谢 28
1.绪论
1.1研究背景
1913年美国福特公司让汽车进入流水线生产，从这时起，汽车再也不是只属于特权阶级的奢侈品，而是走进了千家万户，已经成为了人们交通出行的首要代步工具。随着汽车成为了人们生活出行的必需品后，大众对汽车的了解也愈发深刻，消费者也由感性消费变成了理性消费，开始不仅仅只关注汽车的外形和价位，也开始注重汽车的一些性能的各项参数。交通事故屡屡发生是由于驾驶者驾驶状态不同和路面环境因素的影响。汽车的安全性已经成为消费者主要关注的问题之一。为此汽车安装了两种安全技术：主动与被动。被动安全技术是指：传统的多出现在事故意外之后，保护人体生命安全的。包括安全带，安全气囊等。然而，这些技术并不能有效遏制交通事故的发生。因此，能够在事故发生前就发现解决问题的主动安全技术被开发了出来，如ABS(汽车防抱死系统)和ASR(汽车防滑电子控制系统)等。此外，在汽车的操纵稳定性和制动性能良好的保证下，能够使交通事故的发生率降到最低。这些技术的开发，提高驾驶的安全性，满足了广大人民群众的需要。
汽车防抱死系统的发明是在安全带问世之后，在汽车主动安全技术方面的又一项伟大进展。随着科技的发展汽车行驶速度增加，事故伤亡率持续攀高，消费者对行车安全性越发关注，于是汽车防抱死系统已经成为了现代汽车的标准配备，有关规定对于未安装防抱死系统的汽车下线是属于严重违规。假设该车没有配备防抱死制动系统，在紧急制动的情况下，往往会出现轮胎和车轮抱死在路面上的情况。结果不仅需要花很长的时间让车辆停止行驶，而且驾驶员无法很好的控制汽车行驶方向。如果前轮锁死，驾驶员会失去对汽车行驶方向的控制能力；如果后轮锁死，则很容易产生侧滑并且方向盘将无法控制行驶方向。无论是前轮锁死还是后轮锁死都有可能造成无法挽回的严重后果。因此防抱死系统的发明可以通过电子或机械的控制，既快速又精准地控制制动液压力的大小，来防止车轮锁死，并且获得最大的地面制动力和转向控制能力，使车辆即便在紧急情况下也具备躲避危险的能力。
1.2研究目的及意义
随着汽车代替自行车保有量持续增高, 道路交通拥堵现象也越来越严重。因为汽车行驶速度快，引发的交通事故的伤亡率也相对较高，而汽车防抱死系统作为汽车中重要组成
部分之一，这是为了不断地提高汽车行驶的安全性，加快中国制造，该行业的发展都起着至关重要的作用。汽车防抱死系统发明后，车轮在制动过程中可能会锁死的情况不再发生，其最基本的功能就是通过传感器在每个时刻接收车轮的运动状态，然后将其传递给电子控制单元，ECU经过分析处理计算发出相应指令，调节制动器制动力矩的大小。为了加强行车安全保障，预防车轮抱死，闭环控制往往是在汽车制动系统中使用。汽车防抱死系统可以使汽车在制动时维持方向的稳定性并缩短制动距离，能有效提高行车的安全性[1]。所以现在很多的汽车生产商都已经将防抱死系统作为汽车的标准安全装备之一，无论是在干燥路面、湿滑路面还是结冰路面上，大多数交通事故往往与制动性能存在很大的关系，防抱死系统在汽车安全性能上处于不可或缺的地位。因此大力研究汽车防抱死系统的控制方法，对于提高行车安全性和降低交通事故的发生具有重大的意义。
汽车防抱死制动系统(AntiLock Braking System 简称 ABS)由汽车的电子控制单元（ECU）控制。当车辆在紧急制动时，驾驶员用力踩下制动踏板，汽车防抱死系统开始工作，车轮继续转动，汽车不会脱离驾驶员的控制，从而达到安全停车的目的。这种防抱制动系统安装速度传感器，用于检测车轮的速度，然后输入车轮速度信号到电子控制单元。所述ECU反复地减少或增加根据输入车轮速度而加在车轮上的制动压力。控制车轮的滑移率，保持车轮转动。在制动过程中保持车轮转动，不但可以保证对制动时行驶方向的控制能力，而且在大部分的道路情况下，与抱死车轮相比，能提供更高的制动力量[2]。此项研究的目的是：紧急制动时驾驶员不会失去方向盘对驱动轮的控制。
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