ABS滑模变结构控制器的设计及仿真

汽车防抱死制动系统的滑模变结构控制的开题报告1. 研究背景汽车防抱死制动系统（ABS）是一种安全装置，它能够防止车辆在制动时产生侧滑和打滑，并在保持驾驶稳定的同时有效地减少制动距离。

ABS采用了一些先进的控制技术，例如滑动模式控制（SMC），以解决其控制问题。

本研究旨在探讨ABS的滑模变结构控制以及其在汽车控制系统中的应用。

2. 研究目的本文研究的主要目的是探讨ABS的滑模变结构控制，并评估其在汽车控制系统中的效果。

具体研究目标包括：（1）介绍ABS的工作原理和特点；（2）详细介绍滑模变结构控制理论；（3）建立ABS的控制模型并进行仿真实验；（4）评估滑模变结构控制在ABS中的应用效果。

3. 研究内容3.1 ABS的工作原理和特点本研究将首先介绍ABS的工作原理和特点，包括ABS的控制框架、控制策略和主要组成部分。

3.2 滑模变结构控制理论滑模变结构控制是一种广泛应用于控制系统中的高级控制策略，它具有自适应和鲁棒性等优点，可以有效解决非线性系统失稳问题。

本研究将详细介绍滑模变结构控制理论，包括滑模面设计、滑模控制器设计和控制器参数的调节等。

3.3 ABS的控制模型及仿真实验基于ABS的控制框架和滑模变结构控制理论，本研究将建立ABS的控制模型，并进行仿真实验。

在仿真实验中，我们将通过对不同路面状态下的制动距离、侧滑角以及轮速等数据的收集和分析，来评估ABS滑模变结构控制的效果。

3.4 评估滑模变结构控制在ABS中的应用效果本研究的最后一个目标是评估滑模变结构控制在ABS中的应用效果。

通过收集并分析仿真实验数据，我们将评估滑模变结构控制在ABS中的控制效果，并与传统控制策略进行比较。

4. 研究意义本研究的意义体现在以下三个方面：（1）为汽车制造商提供一个新的解决方案，以提高汽车安全性能；（2）展示滑模变结构控制在汽车控制系统中的应用价值；（3）为进一步研究汽车防抱死制动系统提供了一种新的研究思路。

汽车ABS系统的建模与仿真基于Matlab/Simulink的汽车建模与仿真摘要本文所研究的是基于Matlab/Simulink的汽车防抱死刹车系统（ABS）的仿真方法，本方法是利用了Simulink所提供的模块建立了整车的动力学模型，轮胎模型，制动系统的模型和滑移率的计算模型，采用的控制方法是PID控制器，对建立的ABS的数学模型进行了仿真研究，得到了仿真的曲线，将仿真曲线与与没有安装ABS系统的制动效果进行对比。

根据建立的数学模型分析，得到ABS系统可靠，能达到预期的效果。

关键词ABS 仿真建模防抱死系统 PIDModeling and Simulation of ABS System of AutomobilesBased onMatlab/SimulinkAbstractA method for building a Simulator of ABS base on Matlab/Simulink is presented in this paper.The single wheel vehicle model was adopted as a research object in the paper. Mathematical models for an entire car, a bilinear tire model, a hydraulic brake model and a slip ratio calculation model were established in the Matlab/Simulink environment. The PID controller was designed. The established ABS mathematical model was simulated and researched and the simulation curves were obtained. The simulation results were compared with the results without ABS. The results show that established models were reliable and could achieve desirable brake control effects.Key wordsABS; control; modeling; simulation；Anti-lock Braking System;PID1.概述随着载重车辆动力性的不断提高，客观上也对车辆的制动性能与驱动性能提出了越来越高的要求。

AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计汽车ABS系统模糊滑模变结构控制器的研究与设计李赫1　江薇21.吉林电子信息职业技术学院　吉林省吉林市　1320212.敦化职业技术学院　吉林省延边朝鲜族自治州　133700摘 要： A BS即防抱死制动系统对于汽车制动安全性能有重要影响，目前在实际应用中的ABS系统使用的绝大多数都是基于门限值的控制方法，由于实验条件有限，该方法受到数据的限制，无法达到很好的效果。

本文深入研究汽车防抱死机理以及变结构控制策略，并以此设计了滑模控制器，并在此基础上应用MATLAB软件实现了半实物仿真，取得很好效果。

关键词：防抱死制动系统；变结构控制策略；模糊滑模控制1　引言从80年代末起，一些高级轿车上开始安装ABS装置，随着汽车电控技术的不断发展，ABS装置现在己经成为轿车的必装部件，其基本功能就是通过传感器检测制动轮任意时刻的运动状态，并根据检测结果相应地调节制动器产生的制动力，从而防止车轮抱死，有利于汽车在制动时制动距离的缩短和方向稳定性的维持，使汽车行驶时的安全性得到保证。

[1]2　系统结构设计汽车防抱死系统的硬件系统主控芯片采用运动控制芯片TMS320F2812，在主控芯片基础上扩充相应的外围电路，输出信号到执行元件，通过控制算法来实现防抱死制动功能。

本系统采用4传感器4通道的ABS控制系统。

对于主要是硬件设计的外围电路包括如下几个模块：轮速传感器、轮速信号输入处理装置、CPU、电磁阀驱动电路、电源电路、电磁阀故障诊断电路等。

总体硬件框架如图１所示。

2.1　电源模块整个系统中需要用到3.3V的直流电，还需要用到隶属度函数。

采用芯片LM7812和LM7805产生5V和12V的电源。

而3.3V的电是为DSP供电的，需要专用芯片TPS733Q 来实现5V到3.3V的转换。

电源电路如图2所示。

图1　系统硬件整体框图图2　电源电路图(a) 5V和12V电源电路图AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计时代汽车 为了减少干扰及匹配电压，采取光电隔离。

《汽车电子节气门滑模变结构控制及其硬件在环仿真实验》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车电子控制系统已经成为现代汽车的重要组成部分。

其中，电子节气门控制系统是发动机控制系统的核心部分，其性能直接影响着汽车的燃油经济性、动力性和排放性能。

为了提高电子节气门控制系统的性能，本文研究了滑模变结构控制方法，并进行了硬件在环仿真实验。

二、滑模变结构控制理论滑模变结构控制是一种基于滑模面的非线性控制方法，通过调整系统参数来达到期望的控制效果。

其基本原理是通过设计滑模面，使得系统在滑模面上进行滑动，从而实现对系统状态的快速调整。

在汽车电子节气门控制系统中，滑模变结构控制可以有效地解决系统参数变化和外界干扰对系统性能的影响。

三、汽车电子节气门系统模型汽车电子节气门系统主要由节气门、电机、传感器和控制器等部分组成。

本文建立了汽车电子节气门系统的数学模型，包括节气门动力学模型、电机控制模型和传感器信号处理模型等。

这些模型为后续的滑模变结构控制设计和硬件在环仿真实验提供了基础。

四、滑模变结构控制设计针对汽车电子节气门系统的特点，本文设计了滑模变结构控制器。

该控制器通过设计滑模面和滑模控制器，实现对节气门开度的快速调整和精确控制。

同时，为了解决系统参数变化和外界干扰对系统性能的影响，本文还设计了自适应调整机制，使得控制器能够根据系统状态自动调整控制参数，提高系统的鲁棒性。

五、硬件在环仿真实验为了验证滑模变结构控制在汽车电子节气门系统中的有效性，本文进行了硬件在环仿真实验。

硬件在环仿真是一种将实际硬件与仿真软件相结合的仿真方法，可以模拟实际系统的工作环境和工况。

在实验中，我们使用了dSPACE等硬件设备来模拟汽车的控制系统和传感器等设备，同时使用MATLAB/Simulink等软件进行仿真和控制算法的实现。

通过实验结果的分析，我们发现滑模变结构控制能够有效地提高汽车电子节气门系统的性能，实现对节气门开度的快速调整和精确控制。

汽车ABS控制器设计及其仿真摘要：ABS（Anti-lock Braking System）防抱死制动系统，通过安装在车轮上的传感器发出车轮将被抱死的信号，控制器指令调节器降低该车轮制动缸的油压，减小制动力矩。

关键字：ABS 控制系统仿真一.ABS控制系统简介。

汽车制动性能主要是三个方面：⑴制动效能，即制动距离与制动减速度；⑵制动效能的恒定性，即摩擦材料的抗热衰性能；⑶制动时汽车的方向稳定性，即制动时汽车不发生跑偏、侧滑及失去转向性能。

汽车维持直线行驶或按预定弯道行驶的能力。

而制动性能主要是有汽车轮胎的制动性能决定的。

ABS系统是一种能防止车轮被抱死而导致车身失去控制的安全装置，全称防抱死刹车系统。

我们知道，当车轮抱死滑移时，车轮与路面间的侧向附着力将完全消失。

如果是前轮（转向轮）制动到抱死滑移而后轮还在滚动，汽车将失去转向能力（跑偏）。

如果是后轮制动到抱死而前轮还在滚动，即使受到不大的侧向干扰力，汽车也将产生侧滑（甩尾）现象。

这些都极容易造成严重的交通事故。

因此，汽车在制动时不希望车轮制动到抱死滑移，而是希望车轮制动到边滚边滑的运动状态。

从已有的实验中可以知道[1]，如图1所示，汽车车轮的滑动率在15%-20%时，轮胎与路面有最大的纵向附着系数，此时侧向附着系数也较大，因此，为了充分发挥轮胎与路面间这种潜在的附着能力，目前的许多中高级轿车及大客车和重型货车上均装备了防抱死制动装置（Antilock Braking System）,简称ABS.汽车电控防抱死制动系统的主要功用有：(1)在任何制动情况下驾驶员应能保持对行驶车辆的控制。

(2)在任何制动情况下应能保持汽车转向时的操纵性和制动时的稳定性。

(3)当左，右车轮处于不同附着系数路面或者路面附着系数突然变化时能够进行调整控制。

(4)能够缩短制动距离，提高汽车制动效能。

(5)制动噪声小，工作安全可靠，一但防抱死制动系统失效时，自检系统能显示报警，而由机械制动系统来承担汽车制动作用。

滑模变结构控制matlab仿真滑模变结构控制（Sliding Mode Variable Structure Control，SMC）是一种应用广泛的控制方法，其在工程领域中有着重要的应用价值。

本文将以MATLAB仿真为基础，介绍滑模变结构控制的原理以及在控制系统中的应用。

滑模变结构控制是一种非线性控制方法，其核心思想是通过引入滑模面来实现系统的稳定和鲁棒性。

滑模面是一个高频振荡的超平面，通过控制系统的输出使得系统状态在滑模面上运动，从而实现对系统的控制。

滑模变结构控制具有很强的鲁棒性，对于参数扰动、外部干扰等都有很好的抑制能力。

在MATLAB中进行滑模变结构控制的仿真实验可以帮助我们更好地理解该控制方法的原理和特点。

首先，我们需要建立一个控制系统的数学模型，在MATLAB中进行仿真。

然后，根据系统模型设计滑模面和滑模控制律，并将其应用于控制系统中。

最后，通过MATLAB的仿真环境，观察控制系统的响应和性能指标。

在滑模变结构控制的仿真实验中，我们需要注意以下几个方面。

首先，选择合适的系统模型，可以是线性模型或非线性模型。

其次，需要确定滑模面的设计方法，例如采用单纯滑模面、多项式滑模面或者自适应滑模面。

滑模面的设计直接关系到控制系统的性能和稳定性。

然后，需要设计滑模控制律，即根据滑模面的设计方法确定控制系统的控制策略。

最后，通过MATLAB的仿真工具进行系统仿真，并观察系统的响应和性能指标。

滑模变结构控制在实际工程中有着广泛的应用。

例如在机器人控制、飞行器控制、电力系统控制等领域都有着重要的应用价值。

滑模变结构控制具有很强的鲁棒性和适应性，对于参数扰动和外部干扰有很好的抑制能力，因此在复杂环境下仍然能够保持系统的稳定性。

在滑模变结构控制的仿真实验中，我们可以通过改变系统模型、滑模面的设计方法和滑模控制律等参数，来观察不同参数对系统性能的影响。

通过仿真实验，可以得到系统的响应曲线、稳定性分析、收敛速度等性能指标，从而对滑模变结构控制进行评估和优化。

汽车ABS模糊控制系统的仿真与设计作者：王建南来源：《卷宗》2018年第07期摘要：针对现代电子式汽车ABS体积大，反应较慢等影响汽车安全的问题，提出了以模糊控制的方式对汽车ABS进行，模糊控制是基于操作人员的控制经验或相关专家的知识，不需要建立数学模型，控制机理和策略容易接受和理解，很便于应用。

关键词：汽车ABS、模糊控制汽车ABS又称汽车防抱死系统，是一种汽车安全装置，汽车在紧急刹车制动时，它可以防止车轮抱死，同时保持汽车行进中方向稳定。

在汽车模糊控制器的设计过程中，滑移率是主要控制对象，通过计算滑移率的值，不断调整制动力矩，同时通过控制制动力矩又反过来控制滑移率，最终使滑移率处于最佳滑移率范围内，以获得最佳的制动效果。

1汽车ABS的工作原理在汽车制动时，滑移率是其判断车轮是否抱死的主要依据，如果汽车行进速度大于车轮线速度，车轮就会产生滑移，滑移率的计算公式为：通过滑移率的变化，我们可以判断车轮是否抱死。

若车轮滑移率 =0，则说明汽车是正常行驶；若车轮滑移率0<2模糊控制系统的设计实现模糊控制的关键是模糊控制器，模糊控制器的结构、所采用的模糊规则、合成推理算法及模糊决策等因素都会影响模糊控制系统的优劣。

模糊控制器所采用的模糊规则有模糊理论中模糊条件语句来描述的，所以模糊控制器又称为模糊语言控制器。

2.1输入输出变量在模糊控制系统的设计过程中，以滑移率误差e及其变化率ec为模糊控制器的输入，以制动器制动力矩u为模糊控制器的输出；输入变量e的论域分别为[-6，+6]，实际滑移率的变化范围为[0，1]，最佳滑移率一般为0.2，所以滑移率误差的基本论域为[-0.2，0.8]；同样输入变量ec和输出变量u的论域设为[-6，6]，根据车辆模型仿真结果，ec的基本论域确定为[-100，100]，u的基本论域确定为[-600，600]；然后对各个变量进行模糊化，得到的模糊数分别为E、EC和U。

根据量化方程，得到量化因子 K1=12，量化因子K2=0.06，比例因子K3=0.01；对于输入输出变量都选用{负大（NB），负中（NM），负小（NS），零（ZE），正小（PS），正中（PM），正大（PB）}来表示隶属度函数。

汽车ABS的滑模变结构控制研究的开题报告一、研究背景与意义汽车ABS系统是一种广泛使用的安全系统，在紧急制动时能够帮助车辆保持稳定和控制方向，避免侧滑和失控。

传统的ABS控制方法采用PID控制或者其他基于线性控制理论的方法，在某些情况下无法准确控制车辆的轮胎抱死与否，从而无法达到最佳制动效果。

滑模变结构控制方法具有优秀的非线性控制性能，能够有效控制非线性系统，同时对系统的参数变化和干扰具有较强的鲁棒性，因此在汽车ABS系统中的应用值得研究。

二、研究现状及存在问题目前国内外关于汽车ABS系统的研究主要集中在控制算法和控制策略的优化方面，以及仿真模拟实验和车辆测试为主。

然而，在现有的控制算法中，基于滑模变结构控制策略的研究相对较少，尤其是在不同路面状态下的控制效果与稳定性方面的研究尚不完善。

此外，在实际应用中，ABS系统的控制精度和鲁棒性仍然需要进一步提高。

三、研究内容和方法本研究拟采用滑模变结构控制方法对汽车ABS系统进行控制，结合路面状态估计和控制优化算法，对不同路面状态下的ABS系统进行仿真实验和车辆测试，并探索滑模变结构控制算法在汽车ABS系统中的应用效果与适用性。

具体研究内容包括：1. 分析汽车ABS系统的机理及控制策略，研究传统控制算法和滑模变结构控制算法的区别与优劣；2. 基于MATLAB/Simulink平台，进行汽车ABS系统的仿真模拟实验，验证滑模变结构控制策略在系统控制方面的优势；3. 设计并搭建ABS系统的实验台，在不同路面状态下进行车辆测试，验证滑模变结构控制算法在实际应用中的有效性和鲁棒性；4. 对滑模变结构控制算法进行优化，针对不同路面状态与控制精度要求，提高算法的控制效果和鲁棒性。

四、研究预期成果和意义本研究将探索滑模变结构控制算法在汽车ABS系统中的应用效果和优势，并提高该算法在实际应用中的适用性和鲁棒性。

预期成果包括：1. 在MATLAB/Simulink平台上开发出可行的滑模变结构控制算法；2. 通过仿真模拟实验，验证滑模变结构控制算法在不同路面状态下的优异性；3. 构建实验台并进行车辆测试，验证算法的控制效果和鲁棒性；4. 对滑模变结构控制算法进行优化，提高控制性能和适应性。

汽车防滑刹车系统滑模变结构控制器设计袁跃;宋锦春;武氏怀秋【摘要】Sliding-modevariable structure control has good rapidity and strong robustness,which is very suitable for the strong nonlinearity of anti-lock braking system. An improved exponential approach law of variable structure controller based on sliding mode method was proposed,aim at the high non-linearity of slid-proof braking system.In the control strategy,the most optimal slip rate is used as the objective function to design sliding surface of sliding mode controller, Which overcomes the weak robustness of"boundary layer method",the method used in the paper effectively diminishes the chatter of the Sliding-mode variable structure control and improves the quality of control.And the simulation results illustrate that anti-lock braking systemcan track the optimal slip ratio well,the brake efficiency is high and the control method is reasonable and effective.%滑模变结构控制具有较好的快速性和较强的鲁棒性,非常适合高度非线性的汽车防滑刹车控制系统.针对汽车防滑刹车系统中存在的高度非线性问题,设计了一种基于改进的指数趋近律的滑模变结构控制器,在控制策略中,以最佳滑移率为目标函数,设计了滑模控制器的滑模面,克服了"边界层法"弱鲁棒性的特点,有效的减小了滑模变结构控制算法中抖动的影响,提高了控制品质.仿真结果表明,汽车防滑刹车系统能够很好的跟踪最佳滑移率,刹车效率高,控制方法合理有效.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2018(000)005【总页数】4页(P35-37,40)【关键词】防抱死制动系统;滑模控制;滑移率;指数趋近律【作者】袁跃;宋锦春;武氏怀秋【作者单位】东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819【正文语种】中文【中图分类】TH16;U4611 引言随着汽车科技的高速发展，汽车的行驶速度越来越高，对于汽车的行驶性能方面的安全要求也越来越高，尤其是紧急情况下的制动性能。

ABS的simulink仿真分析详细步骤基于Matlab/Simulink 的汽车ABS 建模与仿真一、汽车制动时滑移率与附着系数的关系汽车制动时，随着制动强度的不断增加，车轮滚动的成分会越来越少，同时车轮滑动的成分将越来越多。

一般用滑移率λ来说明制动过程中滑动成分的多少。

滑移率的定义是：100%v r vωλ-=⨯式中，v 为车轮中心的速度；r 为车轮的滚动半径；ω为车轮的角速度。

在纯滚动时，车速v=ωr ，滑移率λ=0；在纯滑动时，车轮的角速度ω=0，滑移率λ=100%；在车轮边滑边滚时，0<λ<l00%。

所以，滑移率的大小反映了车轮运动过程中滑动成分所占得比例。

滑移率越大，则车轮运动过程中滑动的成分越多。

附着系数与滑移率的关系曲线如图1所示：图1滑移率与附着系数的关系根据制动时附着系数与滑移率的关系曲线可知，当把车轮滑移率的值控制在最佳滑移率20%附近时，汽车将能够获得最好的制动效能同时还拥有较好的方向稳定性。

附着系数的数值主要取决于道路的材料、路面的状况、轮胎的结构、胎面花纹、材料以及车速等因素。

因此对于不同的路面来说，附着系数与滑移率的关系是不同的。

图2是不同路面的附着系数与滑移率的关系。

图2 不同路面的附着系数与滑移率的关系路面峰值附着系数滑动附着系数沥青或混凝土（干）0.8--0.9 0.75 沥青（湿）0.5—0.7 0.45—0.6混凝土（湿）0.8 0.7砾石0.6 0.55 土路（干）0.68 0.65土路（湿）0.55 0.4—0.5雪（压紧）0.2 0.15冰0.1 0.07表1 各种路面上的平均附着系数二、汽车ABS原理汽车ABS作为一种主动安全装置，它可以通过调节车轮制动压力将汽车前后车轮的滑移率控制在最佳滑移率附近，使汽车在获得最大地面制动力的同时拥有良好的方向稳定性。

1 、汽车ABS的控制原理在常见的ABS 系统中，每个车轮上各安装一个转速传感器，将有关各车轮转速的信号输入电子控制装置ECU）。

目录1. 动力学建模....................................................................................... - 0 - 2。

分段线性的轮胎模型 ................................................................... - 0 - 3。

控制算法........................................................................................ - 1 - 4. 仿真流程及参数输入 ...................................................................... - 1 - 5。

实例分析........................................................................................ - 2 - 6。

MATLAB 仿真过程..................................................................... - 2 - 6。

1。

逻辑门限值控制器 ............................................................. - 2 - 6。

2.模糊控制器 ............................................................................ - 6 -6.2。

1模糊控制器设计 ........................................................... - 6 -6。

《汽车电子节气门滑模变结构控制及其硬件在环仿真实验》篇一一、引言汽车电子节气门是现代汽车动力控制系统中的关键组成部分，它能够实时调整发动机的进气量，进而影响发动机的功率输出。

滑模变结构控制作为一种先进的控制策略，被广泛应用于各类复杂系统的控制中。

本文将探讨汽车电子节气门滑模变结构控制的原理及其在硬件在环仿真实验中的应用。

二、汽车电子节气门滑模变结构控制原理滑模变结构控制是一种基于滑动模态的控制方法，它能够在系统参数变化或受到外部扰动时，通过调整控制策略，使系统保持在预定的滑动模态上，从而保证系统的稳定性和鲁棒性。

在汽车电子节气门系统中，滑模变结构控制能够根据发动机的实时工作状态和外部环境的变化，实时调整节气门的开度，以实现发动机的优化控制。

三、硬件在环仿真实验硬件在环仿真实验是一种将实际硬件与仿真模型相结合的测试方法。

在汽车电子节气门滑模变结构控制的硬件在环仿真实验中，我们构建了真实的节气门执行机构和发动机模型，并通过仿真软件模拟出各种工况下的发动机控制系统。

然后，我们将滑模变结构控制器与这些模型进行连接，通过实时数据交互，验证控制策略的有效性和鲁棒性。

四、实验过程与结果分析1. 实验准备：我们首先搭建了硬件在环仿真实验平台，包括真实的节气门执行机构、发动机模型以及仿真软件等。

然后，我们设计了滑模变结构控制器，并确定了相关的控制参数。

2. 实验过程：在仿真软件中，我们模拟了多种工况下的发动机控制系统，包括怠速、加速、减速等。

然后，我们将滑模变结构控制器与这些模型进行连接，通过实时数据交互，观察和控制系统的运行情况。

3. 结果分析：通过对比实验数据和仿真结果，我们发现滑模变结构控制在各种工况下都能够有效地调整节气门的开度，使发动机的输出功率与预期相符。

同时，该控制策略还具有较好的鲁棒性，能够在系统参数变化或受到外部扰动时，保持系统的稳定性和性能。

五、结论本文研究了汽车电子节气门滑模变结构控制的原理及其在硬件在环仿真实验中的应用。