汽車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與仿真課件：汽車制動(dòng)動(dòng)力學(xué)與仿真 -

第1

頁(yè)汽車制動(dòng)動(dòng)力學(xué)與仿真4.1汽車制動(dòng)性評(píng)價(jià)4.2汽車制動(dòng)效能分析4.3制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置4.4汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)

4.5汽車ABS的控制技術(shù)4.6汽車ABS/ASR集成控制系統(tǒng)

第2

頁(yè)4.1汽車制動(dòng)性評(píng)價(jià)

4.1.1汽車制動(dòng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)

4.1.2汽車制動(dòng)法規(guī)要求

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頁(yè)4.1.1汽車制動(dòng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)1．制動(dòng)效能——即制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度，是指在良好路面上，汽車以一定初速制動(dòng)到停車的制動(dòng)距離或制動(dòng)時(shí)汽車的減速度，是制動(dòng)性能最基本的評(píng)價(jià)指標(biāo)。制動(dòng)距離與汽車的行駛安全有直接的關(guān)系，它指的是汽車空檔時(shí)以一定初速，從駕駛員踩著制動(dòng)踏板開始到汽車停止為止所駛過的距離。制動(dòng)減速度反映了地面制動(dòng)力，因此它與制動(dòng)器制動(dòng)力及附著力有關(guān)。由于各種汽車動(dòng)力性不同，對(duì)制動(dòng)效能的要求也就不同：一般轎車、輕型貨車的行駛速度高，所以要求其制動(dòng)效能也高；而重型貨車行駛速度相對(duì)較低，其制動(dòng)效能的要求也就稍低一些。

第4

頁(yè)4.1.1汽車制動(dòng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)2．制動(dòng)效能的恒定性—汽車制動(dòng)過程實(shí)際上是把汽車行駛的動(dòng)能通過制動(dòng)器吸收轉(zhuǎn)化為熱能，汽車在繁重的工作條件下制動(dòng)時(shí)或高速制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器溫度常在300°C以上，有時(shí)甚至達(dá)到600~700°C，制動(dòng)器溫度上升后，摩擦力矩將顯著下降，這種現(xiàn)象就稱為制動(dòng)器的熱衰退。所以制動(dòng)器溫度升高后，能否保持在冷狀態(tài)時(shí)的制動(dòng)效能已成為設(shè)計(jì)制動(dòng)器時(shí)要考慮的一個(gè)重要問題。汽車在高速行駛或下長(zhǎng)坡連續(xù)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)效能保持的程度，稱為抗熱衰退性能。制動(dòng)器抗熱衰退性能一般用一系列連續(xù)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)效能的保持程度來(lái)衡量。制動(dòng)器抗熱衰退性能與制動(dòng)器材料和制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式有關(guān)。

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頁(yè)4.1.1汽車制動(dòng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)3．制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性—汽車制動(dòng)時(shí)不發(fā)生跑偏、側(cè)滑以及失去轉(zhuǎn)向能力的性能，即汽車在制動(dòng)過程中維持直線行駛或按預(yù)定彎道行駛的能力稱為制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性。制動(dòng)過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)制動(dòng)跑偏、后軸側(cè)滑或前輪失去轉(zhuǎn)向能力而使汽車失去控制離開原來(lái)的行駛方向，甚至發(fā)生撞入對(duì)方汽車行駛軌道、下溝、滑下山坡的危險(xiǎn)情況。作為制動(dòng)效能的一個(gè)評(píng)定指標(biāo)，制動(dòng)強(qiáng)度表示汽車的制動(dòng)減速度絕對(duì)值與重力加速度的比值。

第6

頁(yè)4.1.2汽車制動(dòng)法規(guī)要求1.對(duì)制動(dòng)效能的要求汽車制動(dòng)性能應(yīng)滿足GB7258-2012《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》的規(guī)定，在平坦、硬實(shí)、清潔、干燥且輪胎與地面間的附著系數(shù)大于等于0.7的混凝土或?yàn)r青路面上，汽車以規(guī)定的初速度進(jìn)行制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)距離和制動(dòng)穩(wěn)定性要求如表所示。

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頁(yè)4.1.2汽車制動(dòng)法規(guī)要求汽車在規(guī)定的初速度下急踩制動(dòng)時(shí)充分發(fā)出的平均減速度及制動(dòng)穩(wěn)定性要求如表所示。

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頁(yè)2.對(duì)制動(dòng)力分配線的要求（1）M1類汽車

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頁(yè)2.對(duì)制動(dòng)力分配線的要求（2）N1類汽車

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頁(yè)2.對(duì)制動(dòng)力分配線的要求（3）除M1、N1類型以外的汽車

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4.2汽車制動(dòng)效能分析4.2.1制動(dòng)車輪的受力4.2.2汽車制動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型4.2.3汽車制動(dòng)過程分析4.2.4汽車制動(dòng)效能仿真

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4.2.1制動(dòng)車輪的受力

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4.2.2汽車制動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型為了簡(jiǎn)化汽車制動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型，并且反映汽車系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，作以下假設(shè)：（1）忽略滾動(dòng)阻力矩、空氣阻力和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量減速時(shí)慣性阻力矩的影響；（2）汽車在水平路面上直線行駛時(shí)，不考慮坡道阻力、側(cè)偏角和外傾角等的影響；（3）不考慮汽車的側(cè)傾運(yùn)動(dòng)，假設(shè)左右懸架和輪胎受力狀況相同；（4）制動(dòng)過程中制動(dòng)器制動(dòng)力與制動(dòng)時(shí)間成正比。

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4.2.2汽車制動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型

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4.2.2汽車制動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型汽車制動(dòng)時(shí)動(dòng)力學(xué)方程式為：地面對(duì)汽車前、后輪的法向反作用力分別為：

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4.2.3汽車制動(dòng)過程分析汽車制動(dòng)過程與制動(dòng)力分配系數(shù)、同步附著系數(shù)密切相關(guān)。制動(dòng)力分配系數(shù)是指前制動(dòng)器制動(dòng)力與汽車總制動(dòng)力之比，按照理想制動(dòng)力分配特性的要求，制動(dòng)力分配系數(shù)是可變的，因此，現(xiàn)代汽車均裝有制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置，根據(jù)制動(dòng)強(qiáng)度、載荷等因素改變制動(dòng)力分配系數(shù)，使之接近于理想制動(dòng)力分配曲線，滿足制動(dòng)法規(guī)的要求。同步附著系數(shù)是指汽車制動(dòng)時(shí)前、后輪同時(shí)抱死時(shí)的路面附著系數(shù)。對(duì)于制動(dòng)力分配系數(shù)為固定值的汽車，同步附著系數(shù)只有1個(gè)或最多2個(gè)（考慮空載、滿載），它取決于汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)；對(duì)于制動(dòng)力分配系數(shù)可變的汽車，同步附著系數(shù)至少有2個(gè)以上，它不僅與汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，還與制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)。

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4.2.3汽車制動(dòng)過程分析制動(dòng)力分配系數(shù)為固定值的汽車同步附著系數(shù)為：汽車制動(dòng)時(shí)車輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以分為3個(gè)階段進(jìn)行制動(dòng)過程，即純滾動(dòng)、邊滾邊滑、車輪抱死。

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4.2.3汽車制動(dòng)過程分析1．車輪純滾動(dòng)在制動(dòng)過程中車輪純滾動(dòng)時(shí)，車輪沒有受到地面提供的制動(dòng)力，車輪作純滾動(dòng)，汽車勻速運(yùn)動(dòng)。這段時(shí)間包括消除制動(dòng)蹄片與制動(dòng)鼓間隙所用時(shí)間、消除各鉸鏈和軸承間間隙的時(shí)間以及制動(dòng)摩擦片完全貼靠在制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤上需要的時(shí)間。在這段過程中汽車的制動(dòng)距離為：

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4.2.3汽車制動(dòng)過程分析2．車輪邊滾邊滑過程當(dāng)制動(dòng)器開始起作用時(shí)，制動(dòng)器制動(dòng)力隨踏板力迅速增大，車輪處于邊滾邊滑狀態(tài)。在這段時(shí)間對(duì)于同一種車型在不同的路面上制動(dòng)，可能有3種情況，即前輪提前抱死，后輪邊滾邊滑；后輪提前抱死，前輪邊滾邊滑；前、后輪均邊滾邊滑。這段時(shí)間為制動(dòng)器作用時(shí)間，取決于駕駛員踩踏板的速度和制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)形式，液壓制動(dòng)系為0.15~0.3s，氣壓制動(dòng)系為0.3~0.8s之間。

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4.2.3汽車制動(dòng)過程分析當(dāng)時(shí)，前輪提前抱死，后輪邊滾邊滑，前、后輪地面制動(dòng)力增長(zhǎng)情況如圖所示。

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4.2.3汽車制動(dòng)過程分析汽車前、后輪地面制動(dòng)力分別為：制動(dòng)力分配系數(shù)為固定值時(shí)，汽車前后輪地面制動(dòng)力的關(guān)系為：

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4.2.3汽車制動(dòng)過程分析汽車前、后輪附著力分別為：汽車前輪抱死時(shí)間：

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4.2.3汽車制動(dòng)過程分析汽車后輪抱死前，汽車前、后輪地面制動(dòng)力分別為：此過程的制動(dòng)減速度為：

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4.2.3汽車制動(dòng)過程分析汽車行駛速度為：汽車前輪抱死時(shí)刻的速度：

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4.2.3汽車制動(dòng)過程分析汽車制動(dòng)距離為：汽車后輪抱死時(shí)刻的速度：

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4.2.3汽車制動(dòng)過程分析當(dāng)時(shí)，后前輪提前抱死，前輪邊滾邊滑，前、后輪地面制動(dòng)力增長(zhǎng)情況如圖所示。

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4.2.3汽車制動(dòng)過程分析汽車前、后輪地面制動(dòng)力分別為：汽車后輪抱死時(shí)間：

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4.2.3汽車制動(dòng)過程分析汽車后輪抱死前，汽車前、后輪地面制動(dòng)力分別為：汽車減速度為：

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4.2.3汽車制動(dòng)過程分析汽車行駛速度為：汽車后輪抱死時(shí)的速度：

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4.2.3汽車制動(dòng)過程分析汽車制動(dòng)距離為：前、后輪都抱死時(shí)的速度：

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4.2.3汽車制動(dòng)過程分析當(dāng)時(shí)，前、后輪均邊滾邊滑，前、后輪地面制動(dòng)力增長(zhǎng)情況如圖所示。

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4.2.3汽車制動(dòng)過程分析汽車前、后輪地面制動(dòng)力分別為：汽車制動(dòng)減速度為：汽車行駛速度為：

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頁(yè)4.2.3汽車制動(dòng)過程分析汽車制動(dòng)距離為：汽車前后輪抱死時(shí)的行駛速度為：

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頁(yè)4.2.3汽車制動(dòng)過程分析3．前后車輪同時(shí)抱死過程汽車前、后地面制動(dòng)力分別為：汽車制動(dòng)減速度為：

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頁(yè)4.2.3汽車制動(dòng)過程分析汽車行駛距離為：

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頁(yè)4.2.3汽車制動(dòng)過程分析在汽車設(shè)計(jì)階段，汽車制動(dòng)距離可由下式估算：汽車最大制動(dòng)減速度為：

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頁(yè)4.2.4汽車制動(dòng)效能仿真汽車制動(dòng)距離與附著系數(shù)關(guān)系的仿真模型

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頁(yè)4.2.4汽車制動(dòng)效能仿真汽車制動(dòng)距離與初速度關(guān)系的仿真模型

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頁(yè)4.2.4汽車制動(dòng)效能仿真

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頁(yè)4.2.4汽車制動(dòng)效能仿真

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頁(yè)4.3制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置4.3.1限壓閥4.3.2比例閥4.3.3感載閥4.3.4慣性閥

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頁(yè)4.3.1限壓閥限壓閥是一種最簡(jiǎn)單的壓力調(diào)節(jié)閥，串聯(lián)在制動(dòng)主缸與后輪制動(dòng)器的管路之間。它的作用是當(dāng)前后制動(dòng)管路壓力和由零同步增長(zhǎng)到一定值后，即自動(dòng)將后輪制動(dòng)器管路中的壓力限定在該值不變，防止后輪抱死。

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頁(yè)4.3.1限壓閥

限壓閥壓力分配線表達(dá)式為：限壓閥多用于質(zhì)心高度與軸距的比值較大的輕型汽車上，因?yàn)檫@種汽車在制動(dòng)時(shí)，其后輪垂直載荷向前輪轉(zhuǎn)移得較多，可以充分地利用前輪的附著質(zhì)量，加大制動(dòng)效果。

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頁(yè)4.3.2比例閥比例閥串聯(lián)于液壓或氣壓制動(dòng)回路的后管路中，一般采用承壓面積不等的差徑活塞結(jié)構(gòu)。當(dāng)前、后制動(dòng)管路壓力和由零同步增長(zhǎng)到一定值后，即自動(dòng)對(duì)的增長(zhǎng)加以節(jié)制，使的增量小于的增量。

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頁(yè)4.3.2比例閥比例閥壓力分配線表達(dá)式為：

比例閥適用于質(zhì)心高度與軸距的比值較小的輕型汽車。這類汽車在制動(dòng)時(shí)，其后輪垂直載荷向前輪轉(zhuǎn)移較少，其理想的制動(dòng)壓力分配特性曲線中段的斜率較大，如果采用限壓閥，雖然可以滿足制動(dòng)時(shí)前輪先抱死的要求，但實(shí)際制動(dòng)力分配曲線與理想制動(dòng)力分配曲線相差太大，從而導(dǎo)致后輪地面制動(dòng)力遠(yuǎn)小于地面附著力，使后輪的附著效率過低。

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頁(yè)4.3.3感載閥有些汽車在實(shí)際裝載量不同時(shí)，其總質(zhì)量和質(zhì)心位置變化較大，因而空載和滿載下的理想制動(dòng)力分配曲線差距較大。對(duì)于這些汽車有必要采用液壓分配線隨汽車實(shí)際裝載量變化的感載閥。感載閥可分為感載限壓閥和感載比例閥兩類。這兩種感載閥的工作原理與液壓分配線分別與限壓閥和比例閥相似，不同之處在于感載閥能夠利用車身與車橋之間的距離變化(外界作用力)來(lái)改變閥門彈簧的預(yù)緊力，隨著汽車載荷的變化，相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)感載調(diào)節(jié)，使得在任何載荷條件下都能得到一個(gè)近似理想的制動(dòng)力分配。

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頁(yè)4.3.3感載閥感載限壓閥壓力分配線為：

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頁(yè)4.3.3感載閥感載比例閥壓力分配線為：

感載閥適用于質(zhì)心位置隨汽車載荷變化較大的汽車，特別是中、重型貨車。這類汽車空載和滿載下的理想制動(dòng)管路壓力分配曲線相差較大。

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頁(yè)4.3.4慣性閥慣性閥是利用汽車制動(dòng)減速度的變化對(duì)制動(dòng)力調(diào)節(jié)作用的起始點(diǎn)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的裝置，也可以分為慣性限壓閥和慣性比例閥兩類，慣性限壓閥、慣性比例閥的靜特性分別與感載限壓閥、感載比例閥相似，不同之處在于感載閥壓力調(diào)節(jié)起始點(diǎn)的位置由控制彈簧預(yù)緊力決定，而慣性閥由安裝角決定。制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置對(duì)提高附著系數(shù)利用率和減少制動(dòng)抱死，提高制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性起到一定作用。隨著車速提高，對(duì)制動(dòng)安全性要求越來(lái)越高，ABS系統(tǒng)在汽車上得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。

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頁(yè)4.4汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)4.4.1汽車ABS的功用4.4.2汽車ABS的組成4.4.3汽車ABS的工作原理4.4.4汽車ABS動(dòng)力學(xué)模型

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頁(yè)4.4.1汽車ABS的功用

(1)提高汽車行駛方向穩(wěn)定性。因?yàn)槠嚢惭bABS后，可以有效地減少各種外界干擾力的影響。(2)保持汽車轉(zhuǎn)向操縱能力。汽車在進(jìn)行轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，需要通過偏轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向車輪從路面獲得足夠的側(cè)向力，如果轉(zhuǎn)向車輪的側(cè)向附著力不足以提供汽車轉(zhuǎn)向所需的側(cè)向力，此時(shí)即使轉(zhuǎn)向車輪已經(jīng)發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，汽車也不會(huì)按預(yù)定的方向行駛，汽車就喪失了轉(zhuǎn)向操縱能力。如果在制動(dòng)過程中防止汽車前輪被制動(dòng)抱死，使其保持較大的側(cè)向附著力，那么汽車在制動(dòng)過程中就仍能保持轉(zhuǎn)向操縱能力。

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頁(yè)4.4.1汽車ABS的功用

(3)縮短制動(dòng)距離。汽車的制動(dòng)距離取決于制動(dòng)過程中的平均減速度，ABS的使用使汽車能夠充分有效地利用各個(gè)車輪的最大縱向附著力進(jìn)行制動(dòng)，從而使汽車能夠在最短的距離內(nèi)停車。(4)

ABS除了能夠極大地改善汽車的行駛性能外，還能在很大程度上使駕駛員從駕駛員—汽車—環(huán)境的閉環(huán)系統(tǒng)中解脫出來(lái)，也使輪胎磨損大為減輕。

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頁(yè)4.4.2汽車ABS的組成汽車ABS主要由車輪轉(zhuǎn)速傳感器、電子控制器和制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器等組成。

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頁(yè)4.4.2汽車ABS的組成(1)車輪轉(zhuǎn)速傳感器，作用是獲取車輪的轉(zhuǎn)速并將其輸送到ABS系統(tǒng)的電子控制器。目前應(yīng)用最廣泛的輪速傳感器是電磁式轉(zhuǎn)速傳感器，它主要由電磁感應(yīng)傳感頭和齒圈組成。其中電磁感應(yīng)傳感頭一般固定安裝在制動(dòng)底部上，齒圈一般安裝在輪轂上隨車輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)。傳感器根據(jù)齒圈隨車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)齒頂和齒隙交替與傳感頭磁芯端部相對(duì)產(chǎn)生的交變電壓信號(hào)的頻率來(lái)反映車輪的轉(zhuǎn)速。

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頁(yè)4.4.2汽車ABS的組成(2)電子控制器，是汽車ABS系統(tǒng)地控制中心。它具有運(yùn)算功能，能接收輪速傳感器的交流信號(hào)計(jì)算出車輪速度、滑移率和車輪的加、減速度等。把這些信號(hào)加以分析，輸出相應(yīng)的控制指令到制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器對(duì)車輪制動(dòng)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。電子控制器還能對(duì)ABS系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)ABS系統(tǒng)工作不正常時(shí)，它會(huì)自動(dòng)停止ABS系統(tǒng)的工作并開啟ABS報(bào)警燈提醒駕駛員，避免因ABS系統(tǒng)故障而造成誤操作。

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頁(yè)4.4.2汽車ABS的組成

(3)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器，是汽車ABS系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它根據(jù)電子控制器的指令通過對(duì)電磁閥的開啟和關(guān)閉來(lái)改變制動(dòng)管路的通路，使制動(dòng)壓力管路內(nèi)形成增壓、減壓和保壓三種狀態(tài)，調(diào)節(jié)制動(dòng)力的強(qiáng)弱，使車輪的滑移率接近于最佳值。根據(jù)不同制動(dòng)系統(tǒng)的類型，制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器可分為液壓式、氣壓式以及空氣液壓加力式等。目前汽車上應(yīng)用廣泛的是液壓制動(dòng)系統(tǒng)，其制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器的主要元件是電動(dòng)泵和液壓控制閥。

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頁(yè)4.4.3汽車ABS的工作原理當(dāng)輪胎在路面上滑動(dòng)時(shí)，將改變輪胎與路面之間的附著系數(shù)，因而也改變汽車的制動(dòng)力。定義汽車制動(dòng)時(shí)的車輪滑移率為：路面附著系數(shù)與車輪滑移率之間的關(guān)系曲線

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頁(yè)4.4.3汽車ABS的工作原理汽車ABS的控制目標(biāo)就是將車輪的滑移率控制在縱向峰值附著系數(shù)對(duì)應(yīng)的滑移率附近，以獲得較高的縱向和側(cè)向附著系數(shù)，從而減小制動(dòng)距離以保證汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。最典型的角加、減速度門限值控制的汽車ABS是通過圖所示的工作來(lái)實(shí)現(xiàn)控制目的。

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頁(yè)4.4.4汽車ABS動(dòng)力學(xué)模型汽車ABS動(dòng)力學(xué)模型包括整車模型、輪胎模型和制動(dòng)系統(tǒng)模型等。在建立汽車ABS動(dòng)力學(xué)模型時(shí)，假設(shè)：（1）車輪載荷為常數(shù)；（2）忽略迎風(fēng)阻力和車輪滾動(dòng)阻力。汽車制動(dòng)時(shí)，單個(gè)車輪的運(yùn)動(dòng)方程式為：

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頁(yè)4.4.4汽車ABS動(dòng)力學(xué)模型路面附著系數(shù)與車輪滑移率的關(guān)系曲線可寫為為分析方便，制動(dòng)器制動(dòng)力矩可以表示為制動(dòng)缸壓力的函數(shù)，即

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頁(yè)4.4.4汽車ABS動(dòng)力學(xué)模型制動(dòng)壓力的動(dòng)態(tài)特性為一個(gè)一階系統(tǒng)，因?yàn)殡姶砰y的高切換頻率，制動(dòng)壓力就像一個(gè)積分器，即微分值為常數(shù)，所以對(duì)制動(dòng)力矩兩邊求導(dǎo)得

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頁(yè)4.5汽車ABS的控制技術(shù)4.5.1汽車ABS的PID控制4.5.2汽車ABS的邏輯門限值控制4.5.3汽車ABS的滑模變結(jié)構(gòu)控制4.5.4汽車ABS的最優(yōu)控制4.5.5汽車ABS的模糊控制

第63

頁(yè)4.5.1汽車ABS的PID控制PID控制器以制動(dòng)時(shí)輪胎的目標(biāo)滑移率為控制目標(biāo)，通過輪速和車速傳感器采集汽車速度、車輪轉(zhuǎn)速信號(hào)，計(jì)算出汽車各車輪實(shí)際滑移率，再將實(shí)際滑移率與目標(biāo)滑移率進(jìn)行比較，得出二者的偏差，將其作為PID控制器的輸入量，控制器輸出控制量用以調(diào)節(jié)制動(dòng)器制動(dòng)壓力的大小，在控制的過程中要不斷地調(diào)整PID控制的各參數(shù)，從而調(diào)節(jié)制動(dòng)力的大小，車輪受制動(dòng)器不同制動(dòng)力作用后，實(shí)際滑移率會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，通過反饋后，與目標(biāo)滑移率的偏差也會(huì)發(fā)生了相應(yīng)的變化，反復(fù)調(diào)節(jié)控制器的控制參數(shù)，最終使實(shí)際滑移率始終處于目標(biāo)滑移率附近，汽車在目標(biāo)滑移率所對(duì)應(yīng)的地面制動(dòng)力下進(jìn)行制動(dòng)，制動(dòng)效果達(dá)到最佳。

第64

頁(yè)4.5.1汽車ABS的PID控制圖4.23是某一汽車ABS的PID串級(jí)控制簡(jiǎn)圖。它有兩個(gè)PID控制器和兩個(gè)傳感器，分內(nèi)外環(huán)路，內(nèi)環(huán)為壓力控制，外環(huán)為滑移率控制。在不同的條件下，采用不同的PID參數(shù)。

第65

頁(yè)4.5.1汽車ABS的PID控制用滑移率作為控制目標(biāo)容易實(shí)現(xiàn)ABS的連續(xù)控制，從而提高ABS在制動(dòng)過程中的平順性，并最大限度地發(fā)揮它的制動(dòng)性能。實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制的最簡(jiǎn)單方法是PID控制，它簡(jiǎn)單實(shí)用，精度較好，但魯棒性要差，自適應(yīng)能力不強(qiáng)。

第66

頁(yè)4.5.2汽車ABS的邏輯門限值控制邏輯門限值控制技術(shù)較為成熟，應(yīng)用也比較廣泛。它的特點(diǎn)是不需要建立具體的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，并且對(duì)系統(tǒng)的非線性控制很有效，比較適合于汽車ABS的控制，是現(xiàn)有ABS產(chǎn)品普遍采用的一種控制算法。邏輯門限值控制的基本原理是根據(jù)設(shè)定的門限值調(diào)節(jié)輪缸制動(dòng)壓力的大小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輪速度的調(diào)節(jié)。汽車ABS系統(tǒng)防抱邏輯門限值的選擇有三種，即以滑移率作為防抱邏輯門限值、以車輪角加速度作為防抱邏輯門限值、以角加速度和滑移率共同作為邏輯門限值。邏輯門限值是根據(jù)所用的車型和路面特性在反復(fù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定的，它隱含了系統(tǒng)模型與路面特性的依賴關(guān)系。

第67

頁(yè)1．汽車ABS邏輯門限值控制基本原理

第68

頁(yè)2.高附著系數(shù)路面上的汽車ABS邏輯門限值控制過程

第69

頁(yè)3.低附著系數(shù)路面上的汽車ABS邏輯門限值控制過程

第70

頁(yè)4.對(duì)接路面上的汽車ABS邏輯門限值控制過程對(duì)接路面就是從高附著系數(shù)路面躍變到低附著系數(shù)路面或者從低附著系數(shù)路面躍變到高附著系數(shù)路面。對(duì)接路面上的汽車ABS邏輯門限控制算法要把單一路面的控制算法和路面識(shí)別算法結(jié)合起來(lái)運(yùn)用。運(yùn)用邏輯門限的路面識(shí)別方法一旦發(fā)現(xiàn)路面發(fā)生變化，就按照將要行駛的路面的控制規(guī)律進(jìn)行控制。也就是說，當(dāng)電子裝置監(jiān)測(cè)到加速度第2門限信號(hào)時(shí)，即可判定路面的附著系數(shù)出現(xiàn)了由小到大的躍變，隨后將按照高附著系數(shù)路面特性確定控制邏輯；當(dāng)電子裝置監(jiān)測(cè)到滑移率下門限信號(hào)時(shí)，即可判定路面得附著系數(shù)出現(xiàn)了由大到小的躍變，隨后將按照低附著系數(shù)路面特性確定控制邏輯。

第71

頁(yè)5.對(duì)開路面的控制原則對(duì)開路面是指汽車左右兩個(gè)車輪在不同附著系數(shù)路面行駛。對(duì)開路面的控制原則主要有就高原則、就低原則、修正控制原則和獨(dú)立控制原則。就高原則就是當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別出汽車正處于對(duì)開路面，系統(tǒng)選用高附著系數(shù)路面的參數(shù)來(lái)同時(shí)控制左右兩輪，讓左右兩輪的制動(dòng)器同步增壓、減壓和保壓。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠充分發(fā)揮高附著系數(shù)路面的地面制動(dòng)力，缺點(diǎn)在于處于低附著系數(shù)路面的車輪很容易抱死。就低原則就是當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別出汽車正處于對(duì)開路面，系統(tǒng)選用小低附著系數(shù)路面的參數(shù)來(lái)同時(shí)控制左右兩輪，讓左右兩輪的制動(dòng)器同步增壓、減壓和保壓。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是防抱制動(dòng)系統(tǒng)工作穩(wěn)定，一般不會(huì)出現(xiàn)車輪抱死現(xiàn)象；缺點(diǎn)在于處在高附著系數(shù)路面的車輪不能夠充分發(fā)揮地面制動(dòng)力，制動(dòng)距離容易偏長(zhǎng)。

第72

頁(yè)5.對(duì)開路面的控制原則修正控制原則類似于把就高原則和就低原則適當(dāng)?shù)卣壑刑幚恚晕⑵蛴诰偷驮瓌t，當(dāng)處于低附著系數(shù)路面的一邊增壓時(shí)，高附著系數(shù)路面的一邊也增壓；當(dāng)處于低附著系數(shù)路面的一邊減壓時(shí)，高附著系數(shù)路面的一邊減一部分壓，然后保壓；當(dāng)處于低附著系數(shù)路面的一邊保壓時(shí)，高附著系數(shù)路面的一邊也保壓。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是綜合了就高原則和就低原則的優(yōu)點(diǎn)，減弱了兩種原則的缺點(diǎn)；缺點(diǎn)是算法復(fù)雜，編寫程序困難，對(duì)CPU的實(shí)時(shí)運(yùn)算要求比較高。獨(dú)立控制原則就是對(duì)于高附著系數(shù)路面的車輪運(yùn)用高附著系數(shù)參數(shù)控制，對(duì)于低附著系數(shù)路面的車輪運(yùn)用低附著系數(shù)參數(shù)控制。這種方法雖然沒有修正控制原則那樣好，但簡(jiǎn)單易行，也不會(huì)出現(xiàn)低附著系數(shù)路面車輪抱死現(xiàn)象。

第73

頁(yè)4.5.2汽車ABS的邏輯門限值控制

綜上所述，邏輯門限控制就是把車輪的加速度分為三個(gè)加速度門限值，再輔之以車輪滑移率門限值。在由下降信號(hào)切換到保壓階段，在規(guī)定的時(shí)間間隔里監(jiān)測(cè)可能出現(xiàn)的幾種門限信號(hào)作為識(shí)別路面特性的依據(jù)。再根據(jù)識(shí)別結(jié)果，分別采用不同的控制邏輯，確保防抱死制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)路面狀況的跟蹤性能，在各種路面條件都能取得最佳的制動(dòng)效果。常用的邏輯門限值控制方式是采用對(duì)控制量進(jìn)行條件判斷，主要判斷條件有兩個(gè)：預(yù)選條件（簡(jiǎn)稱P條件）和復(fù)選條件（簡(jiǎn)稱R條件）。預(yù)選條件是判斷車輪是否有抱死傾向的條件，而復(fù)選條件則是判斷車輪是否避免了抱死傾向。如果P條件滿足，表明車輪趨于抱死，ABS將降低制動(dòng)壓力以增加車輪轉(zhuǎn)速。當(dāng)R條件滿足時(shí)，表明車輪避免了抱死傾向，ABS將重施制動(dòng)壓力，使車輪的滑移率始終保持在目標(biāo)值附近。

第74

頁(yè)4.5.2汽車ABS的邏輯門限值控制

第75

頁(yè)4.5.2汽車ABS的邏輯門限值控制汽車ABS的邏輯門限值控制，門限值的選擇非常重要，若門限值選擇恰當(dāng)，ABS系統(tǒng)就可以發(fā)揮其作用，在車輪將要抱死時(shí)降低制動(dòng)系統(tǒng)壓力，而避免了抱死時(shí)又增加制動(dòng)系統(tǒng)壓力，以降低車速；若門限值選擇不當(dāng)，車輪的實(shí)際運(yùn)動(dòng)工況與P、R邊界滿足條件不同，則ABS系統(tǒng)很可能起不到防抱制動(dòng)的目的或者制動(dòng)效果不佳。

第76

頁(yè)4.5.3汽車ABS的滑模變結(jié)構(gòu)控制滑模變結(jié)構(gòu)控制本質(zhì)上分為兩個(gè)部分，一部分是在滑模面上的基于制動(dòng)模型的近似控制，這相當(dāng)于系統(tǒng)的連續(xù)控制，有利于消除系統(tǒng)的抖動(dòng)；另一部分是在達(dá)到滑移面之前的控制，可以保證物理滑模系統(tǒng)的相軌跡達(dá)到滑移面。在運(yùn)用滑模變結(jié)構(gòu)控制方法時(shí)，首先要選擇控制切換函數(shù)和控制變量，以滿足可達(dá)條件，并能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的滑?？刂?。

第77

頁(yè)

1．切換函數(shù)選擇切換函數(shù)可選為:假設(shè)路況不變，則切換函數(shù)可選為:

第78

頁(yè)2．控制變量確定為保證車輪在制動(dòng)過程中，輪胎相對(duì)于地面的滑移狀態(tài)相軌跡能夠沿切換線滑向控制設(shè)計(jì)目標(biāo)，選取制動(dòng)力矩為控制變量，對(duì)制動(dòng)力矩進(jìn)行不連續(xù)開關(guān)控制：控制變量的選擇應(yīng)滿足滑?？刂频目蛇_(dá)條件，即：

第79

頁(yè)

第80

頁(yè)2．控制變量確定

第81

頁(yè)3．參數(shù)的選取

第82

頁(yè)4．滑?？刂葡到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)滑模控制系統(tǒng)由受控對(duì)象和一個(gè)變結(jié)構(gòu)控制器組成?？刂破髦泻幸粋€(gè)邏輯環(huán)節(jié)，它操縱控制器結(jié)構(gòu)的變更。在組成實(shí)際系統(tǒng)中，采用加權(quán)最小二乘法估計(jì)，對(duì)路況進(jìn)行識(shí)別。根據(jù)路況確定出目標(biāo)滑移率。電磁閥是通斷式的，用脈寬調(diào)制實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力比例控制?；？刂菩枰瑫r(shí)測(cè)量車輪軸線速度及轉(zhuǎn)速，并計(jì)算滑移率及其隨時(shí)間的變化。依據(jù)來(lái)自傳感器的信息，就可得知切換函數(shù)是大于零還是小于零。然后通過邏輯環(huán)節(jié)，控制變量。

第83

頁(yè)4.5.4汽車ABS的最優(yōu)控制最優(yōu)控制是一種基于狀態(tài)空間法的現(xiàn)代控制理論方法，它的控制需要知道被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。在汽車ABS控制應(yīng)用中，其基本思想是依據(jù)ABS控制的各項(xiàng)指標(biāo)，按最優(yōu)化原理求得ABS控制系統(tǒng)的最優(yōu)控制指標(biāo)。ABS最優(yōu)控制的實(shí)質(zhì)是在汽車制動(dòng)過程中，選擇一個(gè)表征過程的目標(biāo)函數(shù)，然后確定一個(gè)最優(yōu)控制函數(shù)，讓目標(biāo)函數(shù)達(dá)到其極大值或極小值，使ABS在汽車制動(dòng)過程中以最優(yōu)的方式進(jìn)行工作。一般取車輪角速度和角加速度作為ABS的狀態(tài)變量，把附著系數(shù)和滑移率的關(guān)系曲線峰值處的車輪速度作為系統(tǒng)的期望值輸出，設(shè)計(jì)跟蹤系統(tǒng)，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

第84

頁(yè)4.5.4汽車ABS的最優(yōu)控制假設(shè)地面制動(dòng)力與附著系數(shù)成線性關(guān)系，由汽車ABS系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程得：

第85

頁(yè)4.5.4汽車ABS的最優(yōu)控制用車輪的速度和加速度代替車輪角速度和角加速度，即：

第86

頁(yè)4.5.4汽車ABS的最優(yōu)控制將峰值車輪速度作為系統(tǒng)的期望值輸出，由于它在制動(dòng)過程中是隨時(shí)間變化的，所以需要設(shè)計(jì)跟蹤系統(tǒng)，使系統(tǒng)實(shí)際輸出的是跟蹤期望值，于是可將跟蹤輸出器設(shè)計(jì)成二階積分的形式，即

第87

頁(yè)4.5.4汽車ABS的最優(yōu)控制選取狀態(tài)變量為：系統(tǒng)狀態(tài)方程：

第88

頁(yè)4.5.4汽車ABS的最優(yōu)控制用現(xiàn)代控制理論的方法設(shè)計(jì)汽車ABS，實(shí)質(zhì)上就是設(shè)計(jì)一個(gè)最優(yōu)控制系統(tǒng)，使其在防抱的全過程中能預(yù)報(bào)出一種控制函數(shù)，使ABS在防抱過程中以最優(yōu)的方式工作，使預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最小值。為了使液壓或氣壓控制系統(tǒng)消耗的能量最小，并使實(shí)際輸出與期望輸出的偏差最小，選擇具有二次型的目標(biāo)函數(shù)，即由最優(yōu)控制理論可求控制向量的最佳值

第89

頁(yè)4.5.4汽車ABS的最優(yōu)控制

由黎卡提方程求得

第90

頁(yè)4.5.4汽車ABS的最優(yōu)控制對(duì)于線性狀態(tài)方程的性能指標(biāo)為狀態(tài)變量和控制變量的二次型函數(shù)的最優(yōu)控制問題，一般稱為線性自動(dòng)調(diào)節(jié)問題。在設(shè)計(jì)汽車ABS時(shí)，必須對(duì)控制規(guī)律進(jìn)行計(jì)算。雖然對(duì)于不同的布置形式，其控制矩陣的形式是不相同的，但系統(tǒng)矩陣都具有相同的形式，其元素可由汽車及輪胎的結(jié)構(gòu)參數(shù)和峰值附著系數(shù)來(lái)確定。

第91

頁(yè)4.5.5汽車ABS的模糊控制汽車ABS模糊控制原理如圖所示。模糊控制器接收從傳感器送來(lái)的輪速、車速等信號(hào)，通過模糊推理，做出判斷，把命令再送到執(zhí)行器，即制動(dòng)器執(zhí)行，控制制動(dòng)壓力，把滑移率控制在目標(biāo)滑移率附近。

第92

頁(yè)4.5.5汽車ABS的模糊控制汽車ABS的模糊控制有多種控制方法，基于車輪加減速度門限值的ABS模糊控制系統(tǒng)就是常見的一種。汽車ABS模糊控制系統(tǒng)由模糊控制器和受控對(duì)象組成，模糊控制器的輸入變量有3個(gè)，分別是車輪加減速度及其變化率、車輪的參考滑移率；系統(tǒng)的輸出變量是1個(gè)，為制動(dòng)壓力變化量。系統(tǒng)根據(jù)3個(gè)輸入變量對(duì)車輪的運(yùn)動(dòng)狀況做出判斷，以提高汽車制動(dòng)防抱死效果。

第93

頁(yè)4.5.5汽車ABS的模糊控制車輪加減速度的模糊語(yǔ)言變量為：負(fù)大(NB)、負(fù)中(NM)、負(fù)小(NS)、零(ZO)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)；車輪加減速度變化率的模糊語(yǔ)言變化量為：負(fù)大(NB)、負(fù)中(NM)、負(fù)小(NS)、零(ZO)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)；參考滑移率的模糊語(yǔ)言變化量為：零(ZO)、正大(PB)。制動(dòng)壓力變化量的模糊語(yǔ)言變量為：負(fù)大(NB)、負(fù)中(NM)、負(fù)小(NS)、零(ZO)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)。

第94

頁(yè)4.5.5汽車ABS的模糊控制

第95

頁(yè)4.5.5汽車ABS的模糊控制

第96

頁(yè)4.5.5汽車ABS的模糊控制利用MATLAB的FuzzyLogicToolbox工具箱，將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換成基于TakagiSugeno推理方式的仿真模型，加入SimulinkFuzzyController模塊作為模糊控制模塊，就可以建立汽車ABS模糊控制仿真模型，進(jìn)行制動(dòng)過程仿真分析。

第97

頁(yè)4.6汽車ABS/ASR的集成控制系統(tǒng)4.6.1汽車ASB/ASR集成控制系統(tǒng)的組成4.6.2汽車ABS/ASR集成系統(tǒng)控制邏輯4.6.3汽車ABS/ASR集成系統(tǒng)的模糊控制4.6.4汽車ABS/ASR集成控制系統(tǒng)仿真

第98

頁(yè)4.6.1汽車ASB/ASR集成控制系統(tǒng)的組成汽車ABS/ASR集成控制系統(tǒng)主要由輪速傳感器、電子加速踏板及其傳感器、電子節(jié)氣門及其傳感器、集成系統(tǒng)控制器（ECU）和集成系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)器等組成。集成系統(tǒng)控制器根據(jù)輪速信號(hào)、制動(dòng)踏板信號(hào)、電子加速踏板信號(hào)以及電子節(jié)氣門開度信號(hào)等，判斷當(dāng)前汽車與車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)而根據(jù)當(dāng)前的工況啟動(dòng)ABS或者ASR功能，通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，對(duì)汽車和車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行控制。

第99

頁(yè)4.6.2汽車ABS/ASR集成系統(tǒng)控制邏輯汽車ABS/ASR集成控制系統(tǒng)不是把ABS和ASR子系統(tǒng)簡(jiǎn)單地疊加，而是把它們有機(jī)地融合，同時(shí)要保證系統(tǒng)按照具體的行駛工況可靠運(yùn)行。在設(shè)計(jì)汽車ABS/ASR集成系統(tǒng)時(shí)，必須建立控制優(yōu)先級(jí)判斷邏輯。

第100

頁(yè)1．總體控制邏輯汽車起動(dòng)后，ABS/ASR集成系統(tǒng)根據(jù)采集到的制動(dòng)信號(hào)和輪速信號(hào)等，判斷當(dāng)前汽車的行駛狀態(tài)。當(dāng)踩下制動(dòng)踏板時(shí)，集成系統(tǒng)控制器根據(jù)采集到的信號(hào)通過計(jì)算分析判斷是進(jìn)行常規(guī)制動(dòng)還是調(diào)用ABS子程序。當(dāng)踩下電子加速踏板且車速小于某一車速（如40km/h）時(shí)，集成系統(tǒng)控制器根據(jù)采集到的信號(hào)計(jì)算分析判斷是節(jié)氣門跟隨控制還是調(diào)用ASR子程序；當(dāng)踩下電子加速踏板且車速大于40km/h時(shí)，認(rèn)為汽車具有足夠的加速能力，只進(jìn)行節(jié)氣門跟隨控制。

第101

頁(yè)2．制動(dòng)操作優(yōu)先級(jí)設(shè)置汽車ABS/ASR集成系統(tǒng)對(duì)駕駛員的各種操作均會(huì)做出合理和迅速的響應(yīng)。為了提高汽車的行駛安全性能，在控制邏輯中將制動(dòng)操作的優(yōu)先級(jí)設(shè)置為最高。當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，系統(tǒng)能夠及時(shí)退出當(dāng)前的控制，對(duì)制動(dòng)操作做出響應(yīng)，即使同時(shí)踩下電子加速踏板仍然可以正常制動(dòng)，從而避免由于駕駛員誤操作造成的汽車不能正常制動(dòng)。

第102

頁(yè)3．制動(dòng)工況控制汽車進(jìn)行常規(guī)制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)力由駕駛員通過制動(dòng)踏板控制。汽車進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，集成系統(tǒng)控制器根據(jù)采集到的信號(hào)計(jì)算分析后啟動(dòng)ABS子程序，ABS開始起作用，ABS根據(jù)不同的控制方法執(zhí)行不同的控制操作，通過調(diào)節(jié)制動(dòng)輪缸的壓力，保證車輪的滑移率控制在目標(biāo)滑移率附近，發(fā)揮最佳制動(dòng)性能。

第103

頁(yè)4．驅(qū)動(dòng)工況控制汽車加速行駛時(shí)，如果驅(qū)動(dòng)輪未發(fā)生滑轉(zhuǎn)，集成系統(tǒng)調(diào)用節(jié)氣門跟隨控制子系統(tǒng)，根據(jù)駕駛員的意圖控制節(jié)氣門開度。如果驅(qū)動(dòng)輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)，則調(diào)用ASR子系統(tǒng)。ASR系統(tǒng)根據(jù)不同的控制方法執(zhí)行不同的控制操作，一般是通過調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩或驅(qū)動(dòng)輪制動(dòng)力矩，保證驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率維持在最佳范圍內(nèi)，以獲得最好的驅(qū)動(dòng)效果。一般ASR的控制分為行駛加速ASR控制和起步加速ASR控制，當(dāng)ASR參考車速小于7.5km/h時(shí)，采用起步加速控制；當(dāng)ASR參考車速大于7.5km/h且小于40km/h時(shí)，則采用行駛加速控制。

第104

頁(yè)4.6.2汽車ABS/ASR集成系統(tǒng)控制邏輯在兩種控制模式下，ASR子系統(tǒng)會(huì)根據(jù)兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)程度的差異判斷汽車行駛在單一附著系數(shù)路面還是不同附著系數(shù)路面。在單一附著系數(shù)路面上，ASR子系統(tǒng)通過節(jié)氣門調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，控制驅(qū)動(dòng)輪過度滑轉(zhuǎn)；在不同附著系數(shù)路面上，ASR子系統(tǒng)通過對(duì)滑轉(zhuǎn)側(cè)驅(qū)動(dòng)輪施加制動(dòng)的措施增加另一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力，從而提高汽車的驅(qū)動(dòng)能力。當(dāng)ASR參考車速大于40km/h時(shí)，則認(rèn)為驅(qū)動(dòng)輪能夠提供足夠的驅(qū)動(dòng)力，集成系統(tǒng)此時(shí)根據(jù)駕駛員的意志進(jìn)行節(jié)氣門跟隨控制。

第105

頁(yè)4.6.3汽車ABS/ASR集成系統(tǒng)的模糊控制汽車ABS/ASR集成系統(tǒng)的模糊控制關(guān)鍵是模糊控制器的設(shè)計(jì)。1．汽車ABS/ASR集成系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模糊控制器設(shè)計(jì)汽車ABS/ASR集成控制系統(tǒng)能夠控制汽車驅(qū)動(dòng)時(shí)車輪出現(xiàn)的滑轉(zhuǎn)，這里主要介紹通過發(fā)動(dòng)機(jī)油門開度調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的方法。模糊控制器采用單變量二維模糊控制器，輸入變量有2個(gè)，分別是驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率偏差和偏差變化率；輸出變量有1個(gè)，是油門控制量。

第106

頁(yè)4.6.3汽車ABS/ASR集成系統(tǒng)的模糊控制由于車輪滑轉(zhuǎn)率的變化范圍是[0，1]，取目標(biāo)滑轉(zhuǎn)率值為0.2，則滑轉(zhuǎn)率偏差的變化范圍[-0.2，0.8]，其模糊論域?yàn)閇-2，8]，滑轉(zhuǎn)率的偏差比較理想的情況是取值在“零”附近，所以偏差的隸屬度函數(shù)采用靈敏度較高的三角形函數(shù)，變量的等級(jí)為六級(jí)，模糊語(yǔ)言變量為：負(fù)大(NB)、負(fù)中(NM)、零(ZO)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)，其隸屬度函數(shù)如圖所示。

第107

頁(yè)4.6.3汽車ABS/ASR集成系統(tǒng)的模糊控制車輪滑轉(zhuǎn)率偏差變化率變化范圍是[-10，10]，其模糊論域?yàn)閇-6，6]，同樣取的隸屬度函數(shù)采用靈敏度較高的三角形函數(shù)，變量的等級(jí)是七級(jí)，模糊語(yǔ)言變量是負(fù)大(NB)、負(fù)中(NM)、負(fù)小(NS)、零(ZO)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)，隸屬度函數(shù)如圖所示。

第108

頁(yè)4.6.3汽車ABS/ASR集成系統(tǒng)的模糊控制油門控制量的模糊論域是[-1，1]，其隸屬度函數(shù)采用靈敏度較高的三角函數(shù)，語(yǔ)言變量的等級(jí)是五級(jí)，分別為負(fù)大(NB)、負(fù)小(NS)、零(ZO)、正小(PS)、正大(PB)，隸屬度函數(shù)如圖所示。

第109

頁(yè)4.6.3汽車ABS/ASR集成系統(tǒng)的模糊控制油門控制量輸出曲面如圖所示。

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頁(yè)4.6.3汽車ABS/ASR集成系統(tǒng)的模糊控制

第111

頁(yè)2．汽車ABS/ASR集成系統(tǒng)制動(dòng)模糊控制器設(shè)計(jì)汽車的制動(dòng)控制是基于滑移率的偏差及偏差的變化率，采用參數(shù)自整定模糊PID控制方法。模糊控制器輸入變量有2個(gè)，分別是車輪滑移率偏差和偏差變化率；輸出變量有3個(gè)，分別是PID控制器的比例系數(shù)、積分系數(shù)和微分系數(shù)。車輪滑移率偏差及偏差變化率的模糊論域均為[-6，6]，隸屬度函數(shù)采用靈敏度較高的三角形函數(shù)，變量的等級(jí)為七級(jí)，模糊語(yǔ)言變量為：負(fù)大(NB)、負(fù)中(NM)、負(fù)小(NS)、零(ZO)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)，隸屬度函數(shù)如圖所示。

第112

頁(yè)2．汽車ABS/ASR集成系統(tǒng)制動(dòng)模糊控制器設(shè)計(jì)

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頁(yè)2．汽車ABS/ASR集成系統(tǒng)制動(dòng)模糊控制器設(shè)計(jì)輸出量的模糊論域均為[0，4]，隸屬度函數(shù)同樣采用靈敏度較高的三角形函數(shù)，語(yǔ)言變量的等級(jí)為四級(jí)，模糊語(yǔ)言變量為：零(Z)、小(S)、中(M)、大(B)，它們的隸屬度函數(shù)相同，如圖所示。

第114

頁(yè)2．汽車ABS/ASR集成系統(tǒng)制動(dòng)模糊控制器設(shè)計(jì)輸出量的輸出曲面如圖所示。

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頁(yè)2．汽車ABS/ASR集成系統(tǒng)制動(dòng)模糊控制器設(shè)計(jì)根據(jù)PID三個(gè)參數(shù)的自整定原則，結(jié)合對(duì)汽車ABS特性和控制的一些實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，可以建立針對(duì)三個(gè)參數(shù)分別整定的模糊控制規(guī)則表

第116

頁(yè)4.6.4汽車ABS/ASR集成控制系統(tǒng)仿真1.制動(dòng)工況下仿真分析當(dāng)汽車處于制動(dòng)工況時(shí)，可選取四分之一汽車模型，基于Matlab/simulink單輪汽車仿真模型如圖所示。

第117

頁(yè)4.6.4汽車ABS/ASR集成控制系統(tǒng)仿真仿真條件：附著系數(shù)約為0.8，初始車速為20m/s，目標(biāo)滑移率為0.2。仿真結(jié)果：如圖4.40所示集成控制系統(tǒng)參與制動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)汽車行駛狀況，當(dāng)系統(tǒng)參與調(diào)節(jié)時(shí)，在很短時(shí)間內(nèi)就起到作用，并最終使滑移率維持在0.2，車速和輪速越來(lái)越接近，在汽車制動(dòng)時(shí)，消除了車輪抱死的情況，制動(dòng)距離比較理想。

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頁(yè)4.6.4汽車ABS/ASR集成控制系統(tǒng)仿真

第119

頁(yè)4.6.4汽車ABS/ASR集成控制系統(tǒng)仿真如圖4.41所示防滑控制系統(tǒng)未參與制動(dòng)時(shí)汽車行駛狀況，當(dāng)沒有系統(tǒng)控制時(shí)，車輪在接近1.3s時(shí)就抱死，車速和輪速減小趨勢(shì)比較大，剩余時(shí)間則為車輪抱死，車輪滑移狀態(tài)，應(yīng)該是危險(xiǎn)的狀況。

第120

頁(yè)4.6.4汽車ABS/ASR集成控制系統(tǒng)仿真仿真條件：附著系數(shù)約為0.1，初始車速10m/s。目標(biāo)滑移率為0.1。仿真結(jié)果：如圖4.42所示為集成控制系統(tǒng)參與制動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)汽車運(yùn)行狀況，當(dāng)系統(tǒng)參與調(diào)節(jié)時(shí)，在很短時(shí)間內(nèi)就起到作用，并最終使滑移率維持在0.1，車速和輪速越來(lái)越接近，在汽車制動(dòng)時(shí)，消除了車輪抱死的情況，避免出現(xiàn)危險(xiǎn)工況，制動(dòng)距離比較理想。

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頁(yè)4.6.4汽車ABS/ASR集成控制系統(tǒng)仿真

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2.驅(qū)動(dòng)工況下仿真分析汽車直線行駛時(shí)驅(qū)動(dòng)模型。

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2.驅(qū)動(dòng)工況下仿真分析通過控制油門開度大小調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩來(lái)調(diào)節(jié)傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩，以控制汽車的滑轉(zhuǎn)率，達(dá)到汽車穩(wěn)定行駛的目的。仿真條件：附著系數(shù)約為0.1，油門開度100%，初始車速1.5m/s。如圖4.44所示為低附著系數(shù)路面汽車行駛狀況。仿真結(jié)果：在1.2s時(shí)，滑轉(zhuǎn)