商用車氣制動(dòng)ABS魯棒控制方法研究.pdf

1、防抱死系統(tǒng)（ABS）作為汽車的主動(dòng)安全性重要車載設(shè)備，保證了汽車的良好制動(dòng)性、可操控性和方向穩(wěn)定性，已成為商用車的強(qiáng)制性配置。但是氣壓制動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性以及輪胎的強(qiáng)非線性和時(shí)變性等因素，給ABS的控制帶來了困難。因此積極發(fā)展商用車氣制動(dòng)ABS魯棒控制方法有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　在分析制動(dòng)過程中整車受力的基礎(chǔ)上，根據(jù)力學(xué)原理，建立了適合控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的單輪車輛模型，作為研究商用車氣制動(dòng)ABS魯棒控制方法的基礎(chǔ)，然后在其基礎(chǔ)上建

2、立了四輪車輛模型；通過對(duì)比分析常用的輪胎模型，選擇了適合商用車動(dòng)態(tài)模擬的“魔術(shù)公式”輪胎模型；針對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)理論建模的弊端，采用實(shí)驗(yàn)辨識(shí)的方法建立了氣壓制動(dòng)系統(tǒng)模型。
　　通過對(duì)基于滑移率的商用車ABS控制方法進(jìn)行研究，提出了一種魯棒性較好的非線性連續(xù)預(yù)測控制方法，設(shè)計(jì)了基于滑移率的ABS非線性預(yù)測控制器。利用泰勒級(jí)數(shù)展開對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕匚蔡幚?，獲得了系統(tǒng)預(yù)測模型，并將ABS路面識(shí)別算法引入?yún)⒖架壽E設(shè)計(jì)了多路面下參考軌跡模型，

3、當(dāng)路況發(fā)生變化時(shí)，參考軌跡也發(fā)生相應(yīng)的變化，而且在系統(tǒng)中還引入了滑移率積分反饋，采用改進(jìn)的二次型預(yù)測控制律，以增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性。仿真結(jié)果表明，當(dāng)ABS存在建模誤差、負(fù)載變化和路面突變時(shí)，該非線性預(yù)測控制器仍能夠獲得良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和魯棒性，控制效果要明顯由于邏輯門限控制。
　　從ABS的工作原理和控制目標(biāo)出發(fā)，研究了理想狀態(tài)下的制動(dòng)規(guī)律，分析了電磁閥的動(dòng)態(tài)特性，針對(duì)電磁閥的動(dòng)態(tài)特性以及制動(dòng)過程中出現(xiàn)的路面突變等非線性問題，提出了一種

4、實(shí)用性較強(qiáng)、且魯棒性較好的自調(diào)整控制算法：只需測量輪速，無需車速估計(jì)模塊，避免了車速估計(jì)帶來的誤差；而且針對(duì)電磁閥在制動(dòng)過程中的非線性特性，設(shè)置了補(bǔ)償環(huán)節(jié)；能夠自動(dòng)尋找最佳滑移率點(diǎn)，對(duì)負(fù)載變化有很好的適應(yīng)性和魯棒性；考慮了輪胎的非線性特性，其路面辨識(shí)環(huán)節(jié)能夠克服路面變化的影響。
　　通過以上兩種算法跟邏輯門限控制的對(duì)比，基于成本低、實(shí)用性強(qiáng)的自調(diào)整控制和常用的邏輯門限控制，設(shè)計(jì)了單輪商用車ABS硬件在環(huán)仿真平臺(tái)，選擇干瀝青高附著系

5、數(shù)路面和冰雪低附著系數(shù)路面兩種典型工況，進(jìn)行了ABS半實(shí)物仿真，并與Matlab/Simulink環(huán)境下的離線仿真進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，建立的單輪汽車模型比較準(zhǔn)確，能夠反映車輛的運(yùn)行工況；在只考慮電磁閥的動(dòng)態(tài)特性的情況下，自調(diào)整控制比邏輯門限控制有更好的適應(yīng)性和魯棒性，門限設(shè)置更加方便。
　　最后為了進(jìn)一步驗(yàn)證自調(diào)整控制算法的實(shí)用性和魯棒性，設(shè)計(jì)了ABS的整車布置形式，將自調(diào)整控制器應(yīng)用到整車四輪車輛制動(dòng)模型上，進(jìn)行了自調(diào)整控制、邏