滑移率的abs控制策略的仿真研究(附件)【字数：11093】
摘 要汽车防抱死系统（ABS）是能够改善汽车的主动安全性能，可以在汽车制动的时候自动调节汽车的制动力，有效的避免车轮抱死，从而获得最好的制动结果的制动体系。 因此，能够提高汽车制动时的操纵稳定性，改善汽车制动效能，保证乘坐的安全性。在汽车飞快发展的今天，它的应用是最有效且最广泛的，是目前汽车制动系统的重要部件。本文首先分析了ABS的基本原理、组成、布局的方式，还有目前ABS的国过内外现状。第二，利用图形建模，建立制动系统模型、双线性轮胎模型与四分之一的车辆模型，在MATLAB/SIMULINL模块中进行仿真。第三，建立模糊控制、模糊PID控制MATLAB/SIMULINL控制器的模型。仿真测试了以上两种ABS的控制方法，并且对结果进行分析，比较它们的优劣。最后，得到模糊PID是很好的控制方式，比起模糊控制，反应速度快了一大截，稳定性也要优越很多。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景 1
1.2国内外研究ABS的现状 1
1.2.1国外的发展历史、目前的研究 1
1.2.2目前国内研究的状况 1
1.3主要研究的工作和内容 2
第二章 ABS的组成及基本原理 3
2.1 ABS的基本理论 3
2.1.1制动时车轮的受力分析 3
2.1.2滑移率 4
2.2 ABS的基本构成及原理 5
第三章 制动系统的建模 7
3.1车辆的动力学模型 7
3.2 ABS的数学模型 7
3.2.1车轮的动力学模型 7
3.2.2轮胎的模型 8
3.2.3制动系统的模型 9
3.3 MATLAB/SIMULINK的简介 9
3.4在MATLAB/SIMULINK下汽车防抱死系统模型 12
3.4.1单轮车辆模型 12
3.4.2轮胎系统模型 13
3.4.3制动系统模型 13
3.4.4 滑移率系统模型 14
第四章 ABS控制的仿真 15
4.1模糊控制方式的研究 15
4.1.1 模糊 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
控制方式的原理 15
4.1.2模糊控制方式的特点 15
4.1.3设计模糊控制器 15
4.2 模糊PID的研究 18
4.2.1模糊PID的控制原理 18
4.2.2模糊PID的特点 19
4.2.3模糊PID的控制器开发 19
第五章 仿真及总结 23
5.1 模糊控制的单轮仿真 23
5.2 模糊PID单轮的仿真 24
5.3 仿真成果的对比及分析 26
结束语 28
致 谢 39
参考文献 30
第一章 绪论
1.1研究的背景
伴随车辆的逐步增多、公路设施的迅速发展，车辆的行驶速度一直上升，交通产生的事故也一直增多，汽车的安全也更加被看重，ABS极度有效，它能够减少交通事故的发生频率。可以使方向稳定性更好，减少侧滑，可以增加车辆的安全性能，减少制动的距离，所以在制动的过程中，ABS，发挥着重要的作用，它影响着车辆制动的效果。譬如，可以避免车轮抱死，防止后轮的侧滑以及前轮失去转向的能力。尽管，ABS技术已经是很成熟，可是基于减速度ABS的特点有一些不好，例如反应速度不快，控制不够灵敏等等。所以，本文是关于基于滑移率的ABS仿真。以滑移率为控制目标的ABS，此控制方法有更好的制动效果，如提高了平顺性，控制更加的连续等等。本文是基于滑移率ABS的控制方式研究，只包含模糊控制和模糊PID。接着使用MATLAB的SIMULINK进行控制方式的建模，并且认识对比和分析它们之间的差异。
1.2国内外研究ABS的现状
1.2.1国外的发展历史、目前的研究
防抱死系统装置最早是在飞机、机车上使用的。到20世纪初英国首先研发了ABS，而且拿到专利。到二十世纪四十年代末，纯机械的制动装置被西方率先研究出来。七十年代左右，模拟电子技术应用在ABS上面，目前的ABS，是七十年代末期发展起来的数字电控ABS。在这个时候ABS各个方面性能都提升了，比如反应的速度与控制的精度都提高了，从开始应用数字电子技术以后,开始在汽车上成为实用的产品。在1984年，德国一家公司研发了ABS的MKN型的整体式。英国格林研发ABS的DGX型卡车，在90年代以后研发了第五代的ABS产品，发展的非常迅猛，已经成为了车辆的标配产品特别是小轿车。ABS在汽车上的装有率约超过了80%[3]。
现代ABS控制器主要采用16位单片机作为CPU，并有着日益综合化和高性能化的趋势[24]。例如，把汽车防抱死系统和驱动力控制系统相互综合后实现防滑控制系统ASR。最近几年，基于ASR系统，又有功能更好的车辆动态稳定控制DSC与车辆动力学控制VDC等等多种方法，协调性程度更加高的驾驶补助控制。基于这些综合型控制系统，也不断有新的控制策略被提出， Shoji Inagaki采用了基于车身侧偏角及其变化率的相平面法描述汽车稳定性比提出相应的控制方案[25]；Arimoto等学者提出了自适应的迭代学习控制；Hedrick，Swaroop等人则引入了滑模变结构控制来提高车辆操控稳定性[26]。同样，根据模糊控制与神经网络的人工智能，也将逐渐的应用于ABS控制。
1.2.2目前国内研究的状况
在20世纪80年代左右我们国家的ABS开启研究，这时它已经在汽车当中广泛的应用，我国国内有很多研究的专家，基本在大学和各个研究机构当中，其中比较代表性的有清华、华南理工、原来的吉林工业大学、东风的汽车公司等等的大学和公司专家的研究。轮胎的力学模型里面，人和车的闭环控制的仿真与车辆操纵的稳定水平等等都达到了国际先进水平。我国生产ABS的公司基本和国外都有合作，基本没有独立研究与研发。国内基本没有顶尖研究ABS的公司，其中东风一直在努力的学习国外产品，算是比较有经验的，ABS141与ABS121是重庆宏安生产的两个出门的产品，它的产销量也非常的可观。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景 1
1.2国内外研究ABS的现状 1
1.2.1国外的发展历史、目前的研究 1
1.2.2目前国内研究的状况 1
1.3主要研究的工作和内容 2
第二章 ABS的组成及基本原理 3
2.1 ABS的基本理论 3
2.1.1制动时车轮的受力分析 3
2.1.2滑移率 4
2.2 ABS的基本构成及原理 5
第三章 制动系统的建模 7
3.1车辆的动力学模型 7
3.2 ABS的数学模型 7
3.2.1车轮的动力学模型 7
3.2.2轮胎的模型 8
3.2.3制动系统的模型 9
3.3 MATLAB/SIMULINK的简介 9
3.4在MATLAB/SIMULINK下汽车防抱死系统模型 12
3.4.1单轮车辆模型 12
3.4.2轮胎系统模型 13
3.4.3制动系统模型 13
3.4.4 滑移率系统模型 14
第四章 ABS控制的仿真 15
4.1模糊控制方式的研究 15
4.1.1 模糊 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
控制方式的原理 15
4.1.2模糊控制方式的特点 15
4.1.3设计模糊控制器 15
4.2 模糊PID的研究 18
4.2.1模糊PID的控制原理 18
4.2.2模糊PID的特点 19
4.2.3模糊PID的控制器开发 19
第五章 仿真及总结 23
5.1 模糊控制的单轮仿真 23
5.2 模糊PID单轮的仿真 24
5.3 仿真成果的对比及分析 26
结束语 28
致 谢 39
参考文献 30
第一章 绪论
1.1研究的背景
伴随车辆的逐步增多、公路设施的迅速发展，车辆的行驶速度一直上升，交通产生的事故也一直增多，汽车的安全也更加被看重，ABS极度有效，它能够减少交通事故的发生频率。可以使方向稳定性更好，减少侧滑，可以增加车辆的安全性能，减少制动的距离，所以在制动的过程中，ABS，发挥着重要的作用，它影响着车辆制动的效果。譬如，可以避免车轮抱死，防止后轮的侧滑以及前轮失去转向的能力。尽管，ABS技术已经是很成熟，可是基于减速度ABS的特点有一些不好，例如反应速度不快，控制不够灵敏等等。所以，本文是关于基于滑移率的ABS仿真。以滑移率为控制目标的ABS，此控制方法有更好的制动效果，如提高了平顺性，控制更加的连续等等。本文是基于滑移率ABS的控制方式研究，只包含模糊控制和模糊PID。接着使用MATLAB的SIMULINK进行控制方式的建模，并且认识对比和分析它们之间的差异。
1.2国内外研究ABS的现状
1.2.1国外的发展历史、目前的研究
防抱死系统装置最早是在飞机、机车上使用的。到20世纪初英国首先研发了ABS，而且拿到专利。到二十世纪四十年代末，纯机械的制动装置被西方率先研究出来。七十年代左右，模拟电子技术应用在ABS上面，目前的ABS，是七十年代末期发展起来的数字电控ABS。在这个时候ABS各个方面性能都提升了，比如反应的速度与控制的精度都提高了，从开始应用数字电子技术以后,开始在汽车上成为实用的产品。在1984年，德国一家公司研发了ABS的MKN型的整体式。英国格林研发ABS的DGX型卡车，在90年代以后研发了第五代的ABS产品，发展的非常迅猛，已经成为了车辆的标配产品特别是小轿车。ABS在汽车上的装有率约超过了80%[3]。
现代ABS控制器主要采用16位单片机作为CPU，并有着日益综合化和高性能化的趋势[24]。例如，把汽车防抱死系统和驱动力控制系统相互综合后实现防滑控制系统ASR。最近几年，基于ASR系统，又有功能更好的车辆动态稳定控制DSC与车辆动力学控制VDC等等多种方法，协调性程度更加高的驾驶补助控制。基于这些综合型控制系统，也不断有新的控制策略被提出， Shoji Inagaki采用了基于车身侧偏角及其变化率的相平面法描述汽车稳定性比提出相应的控制方案[25]；Arimoto等学者提出了自适应的迭代学习控制；Hedrick，Swaroop等人则引入了滑模变结构控制来提高车辆操控稳定性[26]。同样，根据模糊控制与神经网络的人工智能，也将逐渐的应用于ABS控制。
1.2.2目前国内研究的状况
在20世纪80年代左右我们国家的ABS开启研究，这时它已经在汽车当中广泛的应用，我国国内有很多研究的专家，基本在大学和各个研究机构当中，其中比较代表性的有清华、华南理工、原来的吉林工业大学、东风的汽车公司等等的大学和公司专家的研究。轮胎的力学模型里面，人和车的闭环控制的仿真与车辆操纵的稳定水平等等都达到了国际先进水平。我国生产ABS的公司基本和国外都有合作，基本没有独立研究与研发。国内基本没有顶尖研究ABS的公司，其中东风一直在努力的学习国外产品，算是比较有经验的，ABS141与ABS121是重庆宏安生产的两个出门的产品，它的产销量也非常的可观。
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