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汽车智能制动系统的数学建模与MATLAB仿真摘要本文主要以汽车制动为研究对象，通过分析车辆动力学模型、轮胎模型、制动系统模型和控制系统模型，从而获得汽车的智能制动系统的数学模型，然后在Matlab/Simulink中建立各个模型的子系统，并将他们组装成汽车的智能制动系统的Simulink仿真模型。
本文中汽车智能制动系统的控制方法采用了模糊神经网络优化的PID控制，没有选用传统的逻辑门限方法。
本文利用汽车智能制动系统的Simulink仿真模型，研究了在不同路面上智能制动系统对汽车制动性能的影响。
关键词：智能制动系统；Simulink仿真；控制方法；滑移率；模糊神经网络Abstract:Key:绪论汽车安全系统主要分为两个方面，一是主动安全系统，另外一方面是被动安全系统。
所谓主动安全，就是避免事故的发生，主动安全性的好坏决定了汽车发生事故的概率；而被动安全则是在发生事故时汽车对车内成员的保护或对被撞车辆或行人的保护，被动安全性的好坏主要决定了事故后车内成员的受伤严重程度。
汽车制动系统就是汽车行驶的一个非常重要的主动安全系统，其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要的影响。
汽车的制动性是指汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力。
汽车的制动性主要由制动效能、制动效能的恒定性和制动时汽车的方向稳定性三方面来评价。
汽车防抱制动系统(ABS)是一种主动安全装置，它从防止制动过程中车轮抱死的角度出发，避免车辆后轮侧滑和前轮丧失转向能力，提高车辆对地面附着能力的利用率，从而达到改善车辆制动稳定性、操纵性和缩短制动距离等目的。
目前，ABS开发模式有传统实车开发和基于计算机仿真两种。
在传统ABS开发模式中，ABS 控制规律依靠大量实车道路试验，不但需要大量人力、物力、而且开发周期较长。
通常确定的控制参数只适用于某一具体车型，互换性不好，开发出的ABS产品在装到其他车型上时，需要再次进行道路试验，延长了开发周期、增加了成本。
基于MATLAB的汽车操纵稳定性分析包凡彪【摘要】文章利用MATLAB软件强大的计算能力和绘图功能,通过建立汽车操纵稳定性分析模型,对汽车稳态响应和前轮角阶跃输入下的瞬态响应进行了求解分析。
结果表明：轮胎的侧偏刚度（绝对值）越大,汽车的操作稳定性就越好;横摆角速度的固有频率越高越好;稳定性因素K应小于0,使汽车有适度的不足转向,有利于行车安全。
%By using the computation and graphing function of MATLAB,the article builds a vehicle handling stability model to perform analysis on vehicle steady state response and transient response with a step input of the front wheel.The result shows that the higher the frequency of yaw velocity is better and the bigger the absolute value of cornering stiffnessto make,the better the handling stability.The stability index K should be smaller than 0,so the vehicle has appropriate understeering for the save driving.【期刊名称】《西部交通科技》【年(卷),期】2011(000)011【总页数】5页(P75-79)【关键词】MATLAB;汽车操纵稳定性;分析【作者】包凡彪【作者单位】北京理工大学珠海学院,广东珠海519088【正文语种】中文【中图分类】U461.60 前言汽车操纵稳定性，是指在驾驶员不感觉过分紧张、疲劳的条件下，汽车能按照驾驶员意愿通过转向系及转向车轮给定的方向（直线或转弯）行驶，且当受到外界干扰（路不平、侧风、货物或乘客偏载）时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的性能［1］。
基于MATLAB的车辆制动过程仿真研究
马明星;仇屹珏
【期刊名称】《成组技术与生产现代化》
【年(卷),期】2004(021)003
【摘要】采用车辆动力学原理和MATLAB/SIMULINK仿真相结合的方法,分析了普通制动系统和装有防抱死制动系统(ABS)车辆制动过程中各参数的动态变化规律.同时经过单轮的试验研究,证实仿真计算与实验结果吻合度很好,为ABS制动过程的研究提供了一套有效的方法.
【总页数】4页(P11-14)
【作者】马明星;仇屹珏
【作者单位】扬州大学,机械工程学院,江苏,扬州,225009;扬州大学,机械工程学院,江苏,扬州,225009
【正文语种】中文
【中图分类】U463.5
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5.基于MATLAB/Simulink动力换档变速箱换挡过程仿真研究 [J], 刘彩霞;尹明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于MATLAB的车辆动力性和制动性仿真分析发布时间：2022-06-22T02:20:51.317Z 来源：《科学与技术》2022年2月4期（下）作者：邹彦冉张竹林* 蒋德飞阮帅房冠霖曹士杰[导读] 动力性和制动性是评价车辆性能的关键指标，在对关键部件进行定参数、零部件选型、匹配优化时需要进行大量计算邹彦冉张竹林* 蒋德飞阮帅房冠霖曹士杰山东交通学院汽车工程学院，山东济南 250357摘要：动力性和制动性是评价车辆性能的关键指标，在对关键部件进行定参数、零部件选型、匹配优化时需要进行大量计算，现在企业多采用EXCEL进行计算，导致效率低下、直观性不强。
本文基于MATLAB软件的App Designer模块，开发了车辆动力性和制动性仿真分析软件，具有良好的人机界面和曲线输出功能，并以某型号汽车的实际参数进行了动力性和制动性仿真验证，证明了软件仿真分析的可行性，能够为汽车设计提供良好的支撑，提高设计效率。
关键词：汽车；MATLAB；仿真分析；App Designer 中图分类号：U462.3 文献标志码：A 0 引言近年来国内外汽车行业发展迅猛，截至2021年7月，全国家用车保有量达3.84亿辆。
我国正由汽车制造大国往汽车制造强国过渡，汽车的正向研发技术越来越受到各汽车设计单位的重视。
车辆的动力性和制动性是评价车辆性能的关键指标之一[1]，其性能的好坏影响到车辆的品质和市场。
如今国内外对App Designer在各领域的应用进行了研究[2]，韦超毅[3]等采用App Designer对汽车的爬坡能力进行建模与仿真，开发设计了一款软件，测试了试验车的爬坡性能；张晓荣[4]等针对调节阀工作流量特性的畸变问题，设计了工作流量校正算法，并采用App Designer 开发了操作简单、功能完整的操作界面；李晶[5]等基于MATLAB对实际汽车进行动力性仿真，假设节气门开度处于最大情况下，通过仿真分析绘制出该工况下车辆动力性曲线并分析结合实际实验测量数据，验证了该仿真系统的准确性；陈利娜[6]使用MATLAB对汽车制动性能分析，获得了车辆制动力分配曲线，为汽车制动性仿真分析提供了准确的操作方法与可视化数据。
基于Matlab的汽车制动力分配比优化设计汽车制动力分配比优化设计是汽车行业中极其重要的一项研究工作，它直接影响到车辆的行驶安全和驾驶体验。
Matlab是一款广泛应用于工程领域的数学软件，它能够提供完善的数学、统计和优化分析工具，适用于复杂的汽车制动力分析与设计。
在汽车制动力分配比优化设计中，Matlab可提供的工具有很多，如仿真分析、优化算法、流体动力学计算等。
通过Matlab的仿真分析工具，可以对不同制动力分配比方案进行建模仿真，从而评估其性能指标，如制动距离、制动力分布均匀度、制动力响应时间等。
同时，Matlab还可以利用一系列的优化算法，如遗传算法、模拟退火算法等，对不同方案的优化效果进行评估和比较。
此外，利用Matlab的流体动力学计算工具，可以对空气动力学参数进行优化计算，从而提升汽车制动性能。
汽车制动力分配比优化设计中还需要考虑到车辆悬挂系统、轮胎摩擦力等因素的影响。
Matlab可以提供车辆动力学模型的建立和模拟分析，从而实现多因素的优化设计。
此外，利用Matlab的机器学习工具，可以对大量的制动力数据进行处理和分析，从而提升汽车制动力分配比的优化预测精度。
通过不断地优化设计和仿真分析，可以使汽车的制动性能得到不断提升。
综上所述，Matlab是一款广泛应用于汽车制动力分配比优化设计中的数学软件，它可以提供完善的分析和优化工具，帮助工程师评估不同方案的性能和效果，从而优化汽车的制动性能，提高车辆行驶安全和驾驶体验。
汽车制动力分配比优化设计需要涉及到许多相关数据，如车辆重量、制动系统参数、轮胎规格、路面条件等。
下面对其中的几个数据进行分析。
首先，车辆重量是一个很重要的参数。
车辆重量越大，需要的制动力就越大，制动距离也越长。
因此，在制动力分配比的优化设计中，需要根据不同的车型和用途来选择合适的重量范围。
例如，在轿车的设计中，需要考虑到乘客数量和货物载重量等因素，从而选择合适的车身材料和结构设计，从而控制车辆重量。
基于MATLAB/Simulink的汽车ABS半实物仿真摘要：本文所研究的是一种基于MATLAB/Simulink的汽车防抱死刹车系统（ABS）的半实物仿真的方法。
本方法利用Simulink提供的模型建立车辆的传动系模型、自动变速箱模型和ABS模型等。
所建成的这套半实物仿真系统既可在软件环境下对汽车进行仿真，也可以通过I/O接口与ABS系统相连接以观察系统的仿真效果，检验控制算法的合理性。
通过合理改变相应参数，本系统还可以模拟实际汽车在不同工况下的工作情况，极大提高了汽车电子设备的研发工作的效率。
同时，本系统也可用于教学演示。
关键词：Simulink，ABS,计算机仿真，半实物1 引言在汽车工业中，由于引进了大量的电子技术，使整车动力性、安全性、经济性、舒适性等性能得到大幅度提高。
为满足汽车电子设备研发的需要，我们建立了这套汽车电子半实物仿真系统。
本系统可以用来辅助汽车电子设备的设计、开发，减少实车实验的工作量，提高工作效率。
由于其良好的可操作性，也可作为教学演示软件使用。
2 半实物仿真由于计算机仿真是基于数学模型的仿真方法，虽然仿真成本较低，但仿真的效果取决于所建模型的质量。
在实际操作中，由于实物仿真系统很复杂，所以数学建模的难度较大。
有的系统甚至无法准确地建立数学模型。
而使用实物进行实验则受硬件设备及环境等因素的影响，成本过高，并且不容易模拟一些极限工况，所以应用也受到一定限制，而把实物系统放置在计算机仿真环节中进行仿真研究就可以解决上述问题，并能很好地综合以上两种方法的优点，所以，我们提出半实物仿真的思想。
在本文介绍的汽车半实物仿真系统中，既可以通过在计算机中建立数学模型进行仿真，也可以把仿真输出与实物汽车相连，以观察实际工作效果，验证所建数学模型的合理性和实物设备的效能。
从而降低成本，提高工作效率。
MATLAB以复数矩阵作为基本编程单元，集科学与工程计算、图形可视化、图形处理和多媒体等于一身，已在汽车工业等领域得到广泛的应用。
基于Matlab的汽车制动性分析摘要：如今汽车的安全性已经成为人们所关注的热点，由于汽车制动性直接关系到交通安全，重大交通事故往往与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等情况有关，故汽车的制动性是汽车安全行驶的重要保障。
改善汽车的制动性，始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务。
汽车的制动性能好坏直接决定汽车的安全性，在一定程度上它将决定驾驶员的生命安全，因此通过分析汽车的制动性能，就显得极为重要。
改善汽车的制动性，首先应对其分析了解。
为了更好的分析制动性，本文提出了基于Matlab软件汽车制动性能分析。
利用Matlab软件建模方便、更易于对其进行分析。
建立了地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系图,理想的前、后制动器制动力分配时，地面制动力，制动器制动力与附着力之间的关系图，同时还有f线组与r线组详细关系图。
关键词：制动性能；Matlab软件；建模；分析Study on Braking Features of Car Based on MatlabAbstract:At present, the security of cars has become the focus of people' attention. Cars' braking has direct relation to the transportation safety. Some big incidents are often caused by the long distance and slipering when braking. so it is always the cars manufaturers' first and foremost task to improve the the function of braking.Cars' braking directly determine its safety, to some degree, the drivers' lives. So it seems very important to analyze car' braking feature. To improve the braking feature, we should first analyze it , and to have a better analysis of braking, we bring forward the analysis based on Matlab software, which has made our job easier and more convenient.Keywords:Features of braking; Matlab software; Models building; Analysis符 号 表m 汽车质量kg Fz 地面法向发作用力 N G 汽车重力N Fw 空气阻力 N u 汽车速度m/s Fi 坡度阻力 N a u 汽车速度/km h Fj 加速阻力 N Ft 驱动力N Ff 滚动阻力 N r 车轮半径m f 滚动阻力系数 Ttq 发动机转矩N m ∙ D C 空气阻力系数 Pe 发动机功率Kw ψ 道路阻力系数 n 发动机转速r/min δ 旋转质量换算系数 g i变速器传动比 ϕ 附着系数 o i主减速器传动比D 动力因数 T η传动效率i 坡度du dt直线行驶加速度2/m s目录第一章绪论 (1)1.1制动控制系统发展史 (1)1.2制动控制系统的现状 (2)1.3制动控制系统的展望 (3)1.4计算机模拟计算方法在本领域中的应用 (4)1.5课题的来源背景及研究目的、内容 (5)1.5.1所选课题的题目背景 (5)1.5.2课题研究的目的、意义 (5)1.5.3课题研究内容和研究方法 (5)第二章 Matlab软件的介绍 (6)2.1Matlab软件简介 (6)2.1.1Matlab软件平台介绍 (6)2.1.2Matlab软件的产生 (6)2.1.3Matlab软件特点 (6)2.2 Matlab基础 (8)2.2.1matlab变量与表达式 (8)2.2.2Matlab的数据显示格式 (9)2.2.3Matlab中常用的函数 (9)第三章基于汽车制动性能计算方法 (13)3.1汽车制动性主要评价方法： (13)3.1.1地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系 (13)3.2制动距离与制动减速度 (14)3.2.1制动减速度 (14)3.2.2制动距离 (15)3.3制动效能恒定性 (15)3.4制动时汽车的方向稳定性 (15)3.4.1地面对前、后轮的法向反作用力 (16)3.4.2理想的前、后制动器动力分配 (16)3.4.3具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数 (17)3.4.4前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动过程 (18)第四章汽车制动系计算程序的设计 (19)4.1理想的前、后制动器制动力分配 (19)4.2 f线组r线组 (19)第五章实例分析 (21)5.1实例中样车参数 (21)5.2制动效能的模拟及分析 (21)5.2.1制动距离和平均减速的分析 (22)5.2.2制动时地面对前后轮法线反作用力的模拟 (23)5.2.3制动时理想的前后制动器动力关系的模拟 (24)5.2.4制动时β曲线与I曲线 (25)5.2.5制动f线组与r线组 (26)第六章结论 (27)参考文献 (28)附录 (29)致谢 (33)第一章绪论从汽车诞生时起，车辆制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色。
近年来，随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，这种重要性表现得越来越明显。
众多的汽车工程师在改进汽车制动性能的研究中倾注了大量的心血。
目前关于汽车制动的研究主要集中在制动控制方面，包括制动控制的理论和方法，以及采用新的技术。
1.1制动控制系统发展史最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力，这时的车辆的质量比较小，速度比较低，机械制动已满足车辆制动的需要，但随着汽车自质量的增加，助力装置对机械制动器来说已显得十分必要。
这时，开始出现真空助力装置。
1932年生产的质量为2860kg的凯迪拉克V16车四轮采用直径419.1mm的鼓式制动器，并有制动踏板控制的真空助力装置。
林肯公司也于1932年推出V12轿车，该车采用通过四根软索控制真空加力器的鼓式制动器。
随着科学技术的发展及汽车工业的发展，尤其是军用车辆及军用技术的发展，车辆制动有了新的突破，液压制动是继机械制动后的又一重大革新。
克莱斯勒的四轮液压制动器于1924年问世。
通用和福特分别于1934年和1939年采用了液压制动技术。
到20世纪50年代，液压助力制动器才成为现实。
20世纪80年代后期，随着电子技术的发展，世界汽车技术领域最显著的成就就是防抱制动系统(ABS)的实用和推广。
ABS集微电子技术、精密加工技术、液压控制技术为一体，是机电一体化的高技术产品。
它的安装大大提高了汽车的主动安全性和操纵性。
防抱装置一般包括三部分：传感器、控制器(电子计算机)与压力调节器。
传感器接受运动参数，如车轮角速度、角加速度、车速等传送给控制装置，控制装置进行计算并与规定的数值进行比较后，给压力调节器发出指令。
1936年，博世公司申请一项电液控制的ABS装置专利促进了防抱制动系统在汽车上的应用。
1969年的福特使用了真空助力的ABS制动器；1971年，克莱斯勒车采用了四轮电子控制的ABS装置。
这些早期的ABS装置性能有限，可靠性不够理想，且成本高。
1979年，默·本茨推出了一种性能可靠、带有独立液压助力器的全数字电子系统控制的ABS制动装置。
1985年美国开发出带有数字显示微处理器、复合主缸、液压制动助力器、电磁阀及执行器“一体化”的ABS防抱装置。
随着大规模集成电路和超大规模集成电路技术的出现，以及电子信息处理技术的高速发展，ABS已成为性能可靠、成本日趋下降的具有广泛应用前景的成熟产品。
1992年ABS的世界年产量已超过1000万辆份，世界汽车ABS的装用率已超过20%。
一些国家和地区(如欧洲、日本、美国等)已制定法规，使ABS成为汽车的标准设备。
1.2制动控制系统的现状当考虑基本的制动功能量，液压操纵仍然是最可靠、最经济的方法。
即使增加了防抱制动(ABS)功能后，传统的“油液制动系统”仍然占有优势地位。
但是就复杂性和经济性而言，增加的牵引力控制、车辆稳定性控制和一些正在考虑用于“智能汽车”的新技术使基本的制动器显得微不足道。
传统的制动控制系统只做一样事情，即均匀分配油液压力。
当制动踏板踏下时，主缸就将等量的油液送到通往每个制动器的管路，并通过一个比例阀使前后平衡。
而ABS或其他一种制动干预系统则按照每个制动器的需要时对油液压力进行调节。
目前，车辆防抱制动控制系统(ABS)已发展成为成熟的产品，并在各种车辆上得到了广泛的应用，但是这些产品基本都是基于车轮加、减速门限及参考滑移率方法设计的。
方法虽然简单实用，但是其调试比较困难，不同的车辆需要不同的匹配技术，在许多不同的道路上加以验证；从理论上来说，整个控制过程车轮滑移率不是保持在最佳滑移率上，并未达到最佳的制动效果。
另外，由于编制逻辑门限ABS有许多局限性，所以近年来在ABS的基础上发展了车辆动力学控制系统(VDC)。
结合动力学控制的最佳ABS是以滑移率为控制目标的ABS，它是以连续量控制形式，使制动过程中保持最佳的、稳定的滑移率，理论上是一种理想的ABS控制系统。
滑移率控制的难点在于确定各种路况下的最佳滑移率，另一个难点是车辆速度的测量问题，它应是低成本可靠的技术，并最终能发展成为使用的产品。
对以滑移率为目标的ABS而言，控制精度并不是十分突出的问题，并且达到高精度的控制也比较困难；因为路面及车辆运动状态的变化很大，多种干扰影响较大，所以重要的问题在于控制的稳定性，即系统鲁棒性，应保持在各种条件下不失控。
防抱系统要求高可靠性，否则会导致人身伤亡及车辆损坏。
因此，发展鲁棒性的ABS控制系统成为关键。
现在，多种鲁棒控制系统应用到ABS的控制逻辑中来。
除传统的逻辑门限方法是以比较为目的外，增益调度PID控制、变结构控制和模糊控制是常用的鲁棒控制系统，是目前所采用的以滑移率为目标的连续控制系统。
模糊控制法是基于经验规则的控制，与系统的模型无关，具有很好的鲁棒性和控制规则的灵活性，但调整控制参数比较困难，无理论而言，基本上是靠试凑的方法。
然而对大多数基于目标值的控制而言，控制规律有一定的规律。
