ABS控制策略与算法研究

《基于ESP与ABS协调控制的汽车转向稳定控制研究》篇一一、引言汽车稳定控制技术作为现代汽车安全系统的重要组成部分，对提升驾驶安全性及稳定性起着至关重要的作用。

在汽车行驶过程中，电子稳定程序（ESP）和防抱死刹车系统（ABS）的协同工作对于保持车辆稳定尤为关键。

本文将重点研究基于ESP与ABS协调控制的汽车转向稳定控制技术，探讨其工作原理、控制策略及实际应用效果。

二、ESP与ABS系统概述（一）电子稳定程序（ESP）电子稳定程序（ESP）是一种先进的汽车主动安全技术，通过传感器实时监测车辆行驶状态，对车辆的行驶方向进行自动调整，从而在紧急情况下帮助驾驶员保持车辆稳定。

ESP主要依赖于传感器、执行器和控制系统三部分实现其功能。

（二）防抱死刹车系统（ABS）防抱死刹车系统（ABS）是另一项重要的汽车安全技术，通过实时调节刹车力度，避免车轮在刹车过程中抱死，从而提高车辆在紧急制动时的操控性和稳定性。

ABS系统主要依赖于传感器、制动压力调节器和控制模块等部分实现其功能。

三、ESP与ABS协调控制策略（一）传感器信息融合为了实现ESP与ABS的协调控制，需要充分利用各种传感器信息。

包括转向角度传感器、轮速传感器、加速度传感器等，通过信息融合技术将各传感器数据整合，为控制策略提供准确、实时的车辆状态信息。

（二）控制策略设计基于传感器信息融合的结果，设计合适的控制策略是关键。

在转向过程中，ESP与ABS需根据车辆状态实时调整控制参数，确保车辆在各种路况和驾驶条件下都能保持稳定。

此外，还需考虑系统的响应速度、稳定性及能效等方面的要求。

（三）协调控制算法协调控制算法是实现ESP与ABS协同工作的核心。

通过优化算法，使两者在车辆转向过程中相互配合，共同维护车辆的稳定性和操控性。

在算法设计过程中，需充分考虑车辆动力学特性、路面条件、驾驶员意图等多种因素。

四、汽车转向稳定控制技术研究（一）转向稳定性分析在汽车转向过程中，稳定性分析是评估车辆性能的重要指标。

汽车 ABS 系统的 PID 控制策略及仿真分析*李香桂(甘肃畜牧工程职业技术学院 , 甘肃武威 733006摘要 :运用汽车动力学理论 , 建立了 PID 控制器模型、制动时整车动力学模型、车轮模型。

提出了以滑移率为控制目标的 ABS 系统的控制仿真分析 , 将 PID 控制器应用于单个 ABS 系统控制研究 , 以车轮滑移率为控制目标 , 通过轮速与车速传感器采集汽车速度、车轮转速 , 计算出汽车各轮胎实际滑移率 , 与期望滑移率进行比较后 , 将二者的偏差作为 PID 控制器的输入量 ,反复调节控制器的控制参数 , 使其实际滑移率始终处于最佳滑移率附近 , 通过PID 控制最终使汽车在最佳滑移率所对应的地面制动力下进行制动。

关键词 :汽车 ; ABS ; 控制 ; 仿真分析中图分类号 :U463文献标识码 :A文章编号 :1007－4414(2011 05－0020－03PID control strategy and simulation analysis of ABS systermLi Xiang －gui(Gansu vocational and technical college of animal husbandry , Wuwei Gansu 733006, ChinaAbstract :In this thesis , using vehicle dynamics theory , PID controller model , dynamic model of vehicle braking , the wheel model are established．The simulation ofABS control system which is aimed at the slip ratio is proposed．PID controller is used in the individual ABS system , the control objective is slip rate of wheel．The actual slip ratio is calculated through the wheel speed and vehicle speed which is acquired by the sensor．Compared the actual slip rate with the expected slip ratio , The deviation of them is put in the PID controller．In the end , the actual slip ratio is always near the best slip rate , by repeatedly adjusting the control parameters．At last , the motor vehicle is braked with the best power which is corresponding to the best slip rate ．Key words :car ; ABS ; control ; simulation analysis1课题研究的必要性防抱制动系统 ABS (Anti －lock Braking System ,在汽车制动时能根据轮胎与路面间附着力 , 自动调节车轮制动力大小 , 防止车轮抱死滑移 , 保证汽车侧向稳定性和转向操纵性 , 同时缩短制动距离。

汽车ABS的控制算法与仿真研究的开题报告一、题目汽车ABS的控制算法与仿真研究二、研究背景和意义随着汽车工业的不断发展，人们对汽车安全性能的要求也越来越高。

在汽车行驶中，制动系统是非常重要的安全设施，它可以帮助驾驶员在紧急情况下及时减速或停车，从而避免交通事故的发生。

而ABS系统作为制动系统的重要组成部分，其控制算法的优劣直接影响着汽车行驶的安全性能。

因此，ABS系统的控制算法和仿真研究具有重要的研究意义和实际应用价值。

三、研究内容和目标本文的研究内容主要包括以下几个方面：1. 分析ABS系统的结构和工作原理，总结其控制算法的特点和优缺点。

2. 基于MATLAB/Simulink软件，建立汽车ABS系统的仿真模型，验证不同控制算法的性能表现。

3. 进一步改进ABS系统的控制算法，提高其效率和稳定性。

本文的研究目标如下：1. 深入了解ABS系统的控制算法，掌握其工作原理和特点。

2. 建立基于MATLAB/Simulink软件的ABS仿真模型，通过仿真评估不同控制算法的性能表现和优缺点。

3. 提出改进ABS控制算法的方法和方案，从而提高制动效率和驾驶稳定性。

四、研究方法和步骤针对本研究的目标和内容，本文主要采用以下研究方法和步骤：1. 文献综述：首先对ABS系统的结构、工作原理和控制算法等方面进行深入研究和总结，了解相关国内外研究现状和存在的问题。

2. 建立ABS仿真模型：基于MATLAB/Simulink软件，建立完整的汽车ABS仿真模型，模拟不同工况下的制动过程。

在模型中引入合适的干扰项，以验证仿真模型的可靠性和精度。

3. 仿真分析和评估：通过仿真实验，对比不同的ABS控制算法，分析其性能表现和优缺点。

重点考察制动效率和驾驶稳定性等方面的指标。

4. 改进控制算法：结合仿真结果，提出改进ABS控制算法的方法和方案，重点优化制动效率和驾驶稳定性。

5. 结论和展望：总结研究成果，提出结论和建议，指出这项研究的不足和未来方向。

江苏大学
硕士学位论文
基于车轮滑移率的ABS控制算法研究
姓名：李开春
申请学位级别：硕士
专业：控制理论与控制工程
指导教师：朱伟兴
20060601
汪苏大喾磺士学位论交
可以给出控制蹙为
狂＝－Ｋｓｇｎｓｉｎ（ｇｓ／ａ）
取参数ｐ一０．２５：Ｋ＝０．０８：Ａ＝１５；Ｂ＝１０。

由予～淤系统酌动态稚瘫缀快，应该选择较小的ｇ德，因此在仿真实验中取搿＝Ｏ，２并且设蔗（ｏ）＝Ｏ，５，仿真结果如图４。

１所尔。

豳４，１搬馕寻优控制系镜蛹应熙线
从图４．１所示的极值寻优控制系统的响应曲线可以着出系统可以在有限时间内寻找到其最佳工撵点，著鼹持在聚臻工佟点螅邻域内，越时毪麓指褥变璧鞠应地到达最大蕊且保持在最大僮数邻域内。

４．１．３ＡＢＳ潇移率寻优
从圜２。

１掰示豹汽车轻脍黔热型燃蕾系数她线可以蜇出，ＡＳＳ系统挎剃是～个典型的极毯寻谯控划阏题，其最健工接点在入∞处，此对其性能搬标纵向嫩饕系数ｐＢ到达其难一极大僚点峰瞌辩篱系数＃ＢＰ。

褒ＡＢＳ实裕痰瘸中，庆予浚露盔按测量辩餐系数熬方法，餐蔗缀两辩着系数与车辆羰速瘦之闻有一一对寝关系，聪车轮减运菠霹激遴过穗。

摘要汽车防抱死制动系统是在制动时防止车轮抱死的一种机电一体化系统。

逻辑门限值控制方式的特点是不需要建立具体系统的数学模型，并且对系统的非线性控制很有效。

本文依据ABS的工作原理，利用车轮加减角速度门限值及参考滑移率的组合, 构成控制逻辑, 把滑移率调整在峰值附着系数附近波动。

采用Matlab/Simulink 仿真环境, 对不同附着路面下有、无ABS逻辑门限值控制的制动效果进行仿真对比分析，验证了基于逻辑门限值的ABS的控制效果：减小了制动距离和制动时间，增大了制动减速度。

关键词：制动防抱死系统；逻辑门限值控制；仿真；ABSTRACTAutomobile anti-lock braking system is at the time of braking to prevent wheel lock is a mechanical and electrical integration system. Logic threshold control method features no need to establish specific mathematical model of the system, and the system nonlinear control is very effective. On the basis of the working principle of ABS, using wheel and angular velocity threshold value and reference slip ratio combination, constitute the control logic, the slip rate adjustment in friction coefficient near fluctuation. The use of Matlab/Simulink simulation environment, roads of different adhesion coefficients under, no ABS logic threshold control braking effect compared with simulation analysis, verification based on logic threshold value ABS control effects: reduce the braking distance and braking time, increase the braking deceleration.Key word：anti-lock brake system; logic threshold control ; simulation目录第一章绪论 (1)1.1ABS的概念与意义 (1)1.1.1汽车行驶的安全性 (1)1.1.2汽车ABS系统 (2)1.1.3汽车ABS系统的意义 (2)1.2汽车ABS系统的发展 (3)1.2.1国外ABS系统的发展状况 (3)1.2.2国内ABS系统的发展概况 (3)1.2.3ABS防抱死系统的特点 (4)1.3ABS控制理论概论 (5)1.4结论 (7)第二章汽车制动的基本原理 (8)2.1车轮制动时受力分析 (8)2.2地面制动力、制动器制动力与附着力的关系 (9)2.3汽车制动时滑移率与附着系数的关系 (10)2.4汽车制动车轮抱死时的运动状况分析 (12)第三章汽车ABS逻辑门限值法原理与关键技术 (15)3.1逻辑门限值法 (15)3.2单一门限值的控制方法 (15)3.3逻辑门限值法原理 (15)第四章控制逻辑设计与仿真实验 (17)4.1控制逻辑 (17)4.2仿真分析 (18)4.2.1高附着路面仿真 (19)4.2.2低附着路面仿真 (22)结束语 (27)致谢 (28)参考文献 (29)第一章绪论1.1ABS的概念与意义1.1.1汽车行驶的安全性影响汽车行驶安全性的因素有很多，例如：1)汽车状况，如汽车的配备程度、轮胎状况和磨损现象等；2)天气、道路和交通状况，如侧向风、铺装路面状况、交通流量；3)驾驶员素质，即驾驶员的能力和健康状况。

题目汽车ABS逻辑门限值控制算法仿真研究摘要汽车防抱死制动系统是在制动时防止车轮抱死的一种机电一体化系统。

逻辑门限值控制方式的特点是不需要建立具体系统的数学模型，并且对系统的非线性控制很有效。

本文依据ABS的工作原理，利用车轮加减角速度门限值及参考滑移率的组合, 构成控制逻辑, 把滑移率调整在峰值附着系数附近波动。

采用Matlab/Simulink 仿真环境, 对不同附着路面下有、无ABS逻辑门限值控制的制动效果进行仿真对比分析，验证了基于逻辑门限值的ABS的控制效果：减小了制动距离和制动时间，增大了制动减速度。

关键词：制动防抱死系统；逻辑门限值控制；仿真；ABSTRACTAutomobile anti-lock braking system is at the time of braking to prevent wheel lock is a mechanical and electrical integration system. Logic threshold control method features no need to establish specific mathematical model of the system, and the system nonlinear control is very effective. On the basis of the working principle of ABS, using wheel and angular velocity threshold value and reference slip ratio combination, constitute the control logic, the slip rate adjustment in friction coefficient near fluctuation. The use of Matlab/Simulink simulation environment, roads of different adhesion coefficients under, no ABS logic threshold control braking effect compared with simulation analysis, verification based on logic threshold value ABS control effects: reduce the braking distance and braking time, increase the braking deceleration.Key word：anti-lock brake system; logic threshold control ; simulation目录第一章绪论 (1)1.1ABS的概念与意义 (1)1.1.1汽车行驶的安全性 (1)1.1.2汽车ABS系统 (2)1.1.3汽车ABS系统的意义 (2)1.2汽车ABS系统的发展 (3)1.2.1国外ABS系统的发展状况 (3)1.2.2国内ABS系统的发展概况 (3)1.2.3ABS防抱死系统的特点 (4)1.3ABS控制理论概论 (5)1.4结论 (7)第二章汽车制动的基本原理 (8)2.1车轮制动时受力分析 (8)2.2地面制动力、制动器制动力与附着力的关系 (9)2.3汽车制动时滑移率与附着系数的关系 (10)2.4汽车制动车轮抱死时的运动状况分析 (12)第三章汽车ABS逻辑门限值法原理与关键技术 (15)3.1逻辑门限值法 (15)3.2单一门限值的控制方法 (15)3.3逻辑门限值法原理 (15)第四章控制逻辑设计与仿真实验 (17)4.1控制逻辑 (17)4.2仿真分析 (18)4.2.1高附着路面仿真 (19)4.2.2低附着路面仿真 (22)结束语 (27)致谢 (28)参考文献 (29)第一章绪论1.1ABS的概念与意义1.1.1汽车行驶的安全性影响汽车行驶安全性的因素有很多，例如：1)汽车状况，如汽车的配备程度、轮胎状况和磨损现象等；2)天气、道路和交通状况，如侧向风、铺装路面状况、交通流量；3)驾驶员素质，即驾驶员的能力和健康状况。

制动系统控制策略研究制动系统是汽车安全性的重要组成部分，其重要性不言而喻。

制动系统的控制策略是制动系统保证安全、稳定运行的重要因素之一。

本文旨在探讨制动系统控制策略的研究，分析目前市场上常见的制动系统控制策略，探讨其优缺点，并提出未来制动系统控制策略的研究方向。

一、常见的制动系统控制策略目前，市场上常见的制动系统控制策略包括：1.防抱死制动系统（ABS）2.制动力分配系统（EBD）3.牵引力控制系统（TCS）4.车身稳定控制系统（ESP）以上四种系统是目前市场上最为常见的制动系统控制策略，下面我们将逐一探讨其优缺点。

1.防抱死制动系统（ABS）ABS是一种通过智能控制系统防止车轮在刹车时抱死的技术，它能够保证车辆在制动时能够保持方向稳定，避免车辆发生侧滑及失控。

优点：有效避免车轮抱死，提高了刹车效果，大大提高了车辆的安全性。

缺点：ABS技术较为复杂，制造成本较高。

2.制动力分配系统（EBD）EBD是一种通过智能控制系统控制前后轮刹车的力分配比例，以达到防止车辆侧滑的目的，提高了车辆在转弯或急转弯时的稳定性。

优点：能够有效控制前后轮刹车的力分配，大大提高了车辆的稳定性和安全性。

缺点：制动力分配系统需要根据不同车辆的重心、载荷情况进行精确调整，较难精准调控，导致制造成本较高。

3.牵引力控制系统（TCS）TCS是一种通过智能控制系统控制车轮牵引力，防止车辆轮胎打滑的技术，能够有效提高车辆的牵引力和稳定性。

优点：能够有效避免轮胎打滑，提高车辆的牵引力和稳定性，大大提高了车辆的安全性。

缺点：需要根据不同路况和天气环境调整，对于不同的车辆而言，调控过程较复杂。

4.车身稳定控制系统（ESP）ESP是一种通过智能控制系统控制车辆转向的技术，能够有效避免车辆在高速转弯时失去稳定性，提高车辆的安全性。

优点：能够有效避免车辆失去平衡，提高转弯时的稳定性，大大提高了车辆行驶的安全性。

缺点：制造成本较高，需要进行精确调整。

城市车辆防抱死制动系统（Ａｎｔｉｌｏｃｋ　Ｂｒａｋｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ，以下简称ＡＢＳ）能良好地保证汽车在制动时的操纵稳定性和制动效果，大大提高汽车的行驶安全性，在发达国家ＡＢＳ已成为汽车标准配置，我国也将ＡＢＳ列为重点开发内容。

所以，开展对防抱制动装置的研究具有十分重要的现实意义。

本文从车辆动力学分析着手，提出了基于路面附着系数的ＡＢＳ控制算法。

１　系统模型及理论分析由汽车理论的知识可知，纵向和侧向附着系数与滑移率具有如图１所示的曲线关系。

ＡＢＳ的控制原理就是将车轮的滑移率控制在最佳滑移率Ｓｃ附近，以获得较高的纵向和侧向附着系数（图中的斜线区域为ＡＢＳ控制区），从而减小制动距离以保证汽车制动时的方向稳定性（即不发生制动跑偏、后轴侧滑和前轴失去车辆防抱死制动系统（ＡＢＳ）控制算法的研究马明星 毛务本 朱伟兴内容提要：本文从车辆动力学分析着手，阐述了ＡＢＳ的控制机理，并提出了基于路面附着系数的ＡＢＳ全新控制算法。

在自行设计的转鼓试验台架上进行了试验，证实了此控制算法的有效性，为加速ＡＢＳ产品化提供了有效的手段。

关键词：ＡＢＳ系统　滑移率　防抱制动转向能力等现象）。

通常的ＡＢＳ通过图２所示的工作来实现控制目的。

车轮度速度传感器（ＷＳＳ）不断地读入车轮的角速度信号，经处理后送至电子控制器（ＥＣＵ），计算车轮的角加、减速度和参考滑移率，然后与设定的门限值进行比较，通过液压调节模块来控制制动管路压力。

保证车轮的滑移率能够在最佳滑移率Ｓｃ附近，从而获得最大的纵向附着系数和较大的侧向附着系数，使车轮始终处于较好的制动状态。

图２中的轮速传感器、电子控制器和制动力调节装置和原汽车制动系统（包括制动主缸、制动分泵、制动器和车轮）组成了ＡＢＳ制动系统。

目前，从控制变量来看，ＡＢＳ产品控制方法可分为２类：一类是以控制滑移率为目标的连续控制系统，此系统需要同时测量车轮的的角速度和车辆的平动速度，控制效果有所提高，但增加了成本，且不能适应路面附着系数的变化；另一类是以车轮角加、减速度门限值控制方式，目前的产品大多数属于此种方式，它能在一定程度上适应路面的变化，但缺点是制动过程轮速波动较大，且调试比较困难，很多控制参数是基于实验确定的。