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汽车ABS控制策略的仿真研究

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１ 数 学 模 型
１１ 车辆数 学模 型 ．
Hale Waihona Puke 车辆 数 学模 型 可 以通 过 建 立 各 个 刚 体 动 力 学
方 程 的方 式 来 建 立 。由 于应 用 的 目 的不 同 。 种 模 各 型 的繁 简 程 度 也 不相 同 。目前 。 常 采用 的车 辆 数 经 学 模 型 主要 有 四轮 车 辆 模 型 、双 轮 车辆 模 型 以 及 单 轮 车辆 模 型 。 四轮 模 型 主 要 描 述 复杂 的 动 力 学 性 能 ， 转 弯 制 动 、 向 动力 学 控 制模 拟 等 。 双 轮 如 横 模 型 主要 描 述 车 辆 的直 线 制 动 和 驱 动 ．用 于 车 辆 动力 学 模 拟 与 控 制 分 析 。单 轮 模 型 主要 描述 的 是 制 动 性 能 ， 于 模 型 控 制 系 统 的分 析 与 设 计 。 文 用 本
， Ｆ一 警＝ ， Ｒ
车轮 纵 向摩擦 力 ：
（ ２ ）
（） ３
式 中 。 是 车轮 的承 载 质 量 ， 即 四分 之 一 车 体 质 量 ； 车身 口是 速 度 ； 是 车 轮 纵 向摩 擦 力 ， 即地 面 制 动 力 ； 是 车 轮 转 动惯 ， 量 ； 是 车 轮 角 速 度 ； 是 车 轮 滚 动 半 径 ； 是 制 动 器 摩 擦 力 ∞ Ｒ 矩 ； 是 纵 向附 着 系 数 ； 是 地 面 对 车 轮 的 垂 直 反 作 用力 。 ／ ． ｔ
众所周知． 汽车 Ａ Ｓ系统 是提 高 和 改善 汽车 性 Ｂ
能 的重要 途 径 。传统 的 Ａ Ｓ系统 开发 方 法费 用 高 ， Ｂ
研 发周 期长 。迫 于市 场 竞 争 的压 力 ， Ｂ Ａ Ｓ系统 的研 制 。 切需 要一 种研 制周期 短 、 迫 研制 费用 低 的行之 有 效 的方法 。
汽 Ｂ 控 策 的 真 究， 志 周 夫， 城 车ＡＳ 制 略 仿 研 王 强， 雅 常
设 计 － 究 硼
擎 圆 ■ ■ 曩 ■ ■ ■ 舅 曩 曩
王志强 ． 周雅夫 ， 常 城
（ 连 理 工 大 学 汽 车 工 程 学 院 ， 连 １６ ２ ） 大 大 １０ ３ 摘 要 ： 用 Ｍ ｔ ｂ Ｓｍ ｌ ｋ软 件 建 立 汽 车 Ａ Ｓ系 统 仿 真 模 型 ， 别 采 用 Ｂ ｎ － ａｇ控 制 、 Ｉ 制 以 及 模 糊 控 制 策 利 ａ ａ／ ｉ ｕｉ ｌ ｎ Ｂ 分 ａｇ Ｂ ｎ ＰＤ控 略 ， 择 合 适 的控 制参 数 和模 糊 规 则 。 Ａ Ｓ控 制 系 统 进 行 仿 真 ， 对 其 性 能 进 行 分 析 ， 选 对 Ｂ 并 以确 定 最 优 控 制方 法 ， 目的 在 于 为 汽 车 Ａ Ｓ产 品 的 开 发提 供 借 鉴 和 依 据 Ｂ 关键 词 ： Ｂ ； 制 算 法 ； 真 Ａ Ｓ控 仿
Ｓ ｍｕ ｉｋ ｓ ｆ ａ ｅ Ｕｓ ｇ Ｂａ ｇ－ ａ ｇ ｏ ｔｏ ， Ｐ Ｄ ｏ ｔ ａ ｄ Ｆｕ ｚ ｏ ｔ ｌ ｔ ｈ ｗｈ ｌ ｍｏ ｕ ｅ ｓ ｌ ｃ ｎ ｅ ｉ ｌ ｎ ｏｔ ｒ ． ｗ ｉ ｎ Ｂ ｎ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌ Ｉ ｃ ｎ ｍｌ ｎ ｚ ｙ ｃ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ｏ ｏｅ ｄ ｌ ， ｅ ｅ ｔ ｇ ｔ ｉ ｈ ａ ｐ ｏ ｒ ｔ ｏ ｔ ｌ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ａ ｄ ｆ ｚｙ ｒ ｌｓ ｐ ｒ ｐ ａｅ ｃ ｎ ｒ ａ ａ ｔｒ ｎ ｕ ｚ ｕｅ ，ｗｅ ｓｍｕａ ｅ ｔ ｅ ａ ｔｍｏ ｉ ｎ － ｏ ｋ ｂ ａ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ａ ｄ ａ ａｙ ｅ ｔ ｅ ｉ ｏ ｉ ｌｔ ｕ ｏ ｂ ｌ ａ ｔ ｌ ｃ ｒ ｋ ｎ ｙ ｔ ｍ ｎ ｎ ｌｚ ｈ ｅ ｉ ｈ ｐ ｒ ｒ ｎ ｃ ｏ ｏ ｍｉ ｅ ｏ ｔ ｅｆ ｍａ ｅ ｔ ｂ ｎ ｔ ｐ ｍＭ ｏ ｔ ｌｍｅ ｈ ，ｗ ｉｈ ｃ ｕ ｄ ｇｖ ｆ ｒ ｎ ｅ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｅ ． ｏ ｈ ｉ ｃ ｎｒ ｔｏ ｏ ｄ ｈ ｃ ｏ ｉ ｅｒ ｅ ｅ ｃ ＇ ｔ ｅ ｉ ｎ ｒ ｌ ｅ ｏｈ Ｋｅ ｒ ｓ ＡＢ ｙ ｗｏ ｄ ： Ｓ；ｃ ｎ ｒ ｌａｇ ｒ ｈ ；ｓｍｕ ａ ｉｎ ｏ ｔ ｌｏ ｔｍ ｏ ｉ ｉ ｌｔ ｏ
中 图分 类 号 ：Ｐ ９ ． Ｔ３１ ９ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ５ ２ ５ （０ ８ ０ — ０ ５ ０ １０ — ５ ０ ２０ ）６ ０ ２ — ４
Ｔｈ ｉ ｌ ｔ ｎ ｏ ｎ ｒ ｌＡｌｏ ｉｈ ｆ ｒＡｕ ｏ ｂ ｌ ｅＳ ｍｕ ａ ｉ ｆＣｏ ｔｏ ｇ ｒｔ ｍ ｏ ｔ ｍｏ ｉ ＡＢＳ ｏ ｅ
研 究 的 主 要 目的是 描 述 Ａ Ｓ系统 的 制 动 性 能 ． Ｂ 确
图 １单 轮 车 辆模 型
１２ 路面 数 学模型 ．
路面 数 学 模 型 是 指 制 动 过 程 中 轮 胎 附着 力 和
ＷＡＮＧ ｈ － ｉｎ ＺＨＯＵ ａ ｆ Ｚ ｉ ｑ ａ ｇ， Ｙ － ｕ，Ｃ ＨＡＮＧ Ｃ ｅ ｇ ｈｎ
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基于参数控制的汽车ABS simulink仿真

基于参数控制的汽车ABS simulink仿真

毕业设计（论文）基于参数控制的汽车制动ABS仿真THE SIMULATION OF ABS VEHICHE BRAKING BASED ON THECONTROL OF PARAMETERS2008年6月毕业设计（论文）任务书班级车辆工程五班学生姓名刘斌学号 20041355 发题日期：2008 年 3 月 5 日完成日期：2008年 5 月 15 日题目基于参数控制的ABS仿真1、本论文的目的、意义车轮抱死是汽车在制动过程中经常遇到的问题。

车轮抱死一方面会造成轮胎的严重磨损，另一方面也会导致汽车在制动过程中丧失方向稳定性:前轮抱死会使汽车丧失转向能力，后轮抱死则会使车辆产生侧滑。

而防抱死制动系统——ABS系统(Anti-lock Braking System)的引入使制动过程中车轮处于非抱死状态，这样不仅可以防止制动过程中后轮抱死而导致的车辆侧滑甩尾，大大提高制动过程中的方向稳定性，同时可以防止前轮抱死而丧失转向能力。

目前模糊控制在汽车防抱制动中的应用也是越来越广泛，对其的研究也是ABS的一个重要方面，同时针对不同参数进行控制会给ABS系统的控制效果带来非常严重的影响。

2、学生应完成的任务①车辆工程专业课程设计；②学习和掌握MATLAB/Simulink建模和计算分析方法；③根据制动过程中车辆的运动状况建立各子系统的数学模型；④建立ABS控制模块的数学模型及相应的仿真模型；⑤利用建立的数学模型在MATLAB/Simulink环境下建立仿真模块；⑥将各子系统的MATLAB/Simulink连接成一个整体模块；⑦对仿真模型进行调试仿真试验，分析得出的结果；⑧改变仿真模型中相关参数的设置，比较对仿真结果的影响；⑨撰写设计说明书。

3、论文各部分内容及时间分配：（共 12 周）第一部分收集资料及调研； (1 周) 第二部分学习并运用MATLAB/Simulink下进行仿真设计； (1 周) 第三部分建立ABS仿真模型； (2 周) 第四部分在MATLAB/Simulink下进行仿真设计；(2 周) 第五部分对模型进行仿真试验； (3 周) 第六部分对仿真结果进行评价分析； (2 周) 评阅及答辩(1 周)备注专业课程设计文档另附指导教师：年月日审批人：年月日摘要汽车防抱死系统(ABS)是一种在制动时能够自动调节车轮制动力，防止车轮抱死以取得最佳制动效果的制动系统。

ABS虚拟仿真与汽车制动性能分析

ABS虚拟仿真与汽车制动性能分析

ABS虚拟仿真与汽车制动性能分析ABS作为一种重要的汽车安全技术，已经被广泛应用于车辆制动系统中，可以有效提升汽车的制动性能和稳定性。

而传统的汽车制动系统测试和优化，需要不断进行试验和测试，不仅时间和成本开销大，而且存在一定的风险。

因此，在这种情况下，基于虚拟仿真技术的汽车制动性能分析应运而生。

本文将对这方面的知识进行深入阐述。

一、ABS技术的优点与原理1.1 ABS技术的优点ABS全称Anti-lock Braking System，即防抱死制动系统，主要通过在制动时对车轮的转速进行监测，避免车轮因过度制动而封锁，造成车辆在行驶中失控的情况。

其具有以下优点：（1）提升了制动系统的稳定性和安全性（2）减小了车辆制动时的制动距离，缩短了制动反应时间（3）提高了车辆的刹车舒适性和驾驶体验1.2 ABS技术的原理ABS技术主要通过三个组成部分实现其功能：传感器、控制器和执行器。

当车辆前轮或后轮出现制动抱死的情况时，传感器即时监控车轮的转速，当检测到某一车轮速度过低时，立刻通过控制器指令降低该车轮对应的制动量，以防止车轮抱死，从而保证车轮轮胎能够持续与路面摩擦，维持车辆稳定性。

二、基于虚拟仿真技术的汽车制动性能分析传统的汽车制动系统测试和优化，需要不断进行试验和测试，不仅时间和成本开销大，而且存在一定的风险。

这种方法无法快速、精确地评估和优化汽车的制动性能。

而使用虚拟仿真技术，可以通过数学模型和计算机模拟来实现系统测试和优化，具有以下优点：（1）可以快速、精准地评估和优化汽车的制动性能（2）可以极大地节省时间和成本，并且可以避免试验风险（3）可以提高测试的精度和可靠性虚拟仿真技术的实现过程主要分为几个步骤：（1）建立汽车制动系统的数学模型，包括制动器、制动管、制动泵等组件。

（2）使用计算机软件对数学模型进行仿真和分析，计算和分析制动灵敏度、制动抱死点、制动距离、制动稳定性、制动舒适度等性能指标，对汽车制动系统部件进行优化设计。

轿车制动系建模与仿真及ABS控制策略

轿车制动系建模与仿真及ABS控制策略


关键词：制动力分配，制动性能仿真，实验，ABS 控制策略
第
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上海交通大学硕士学位论文
ABSTRACT
MODELING AND SIMULATION OF AUTOCAR BRAKING SYSTEM AND ABS CONTROL STRATEGY
ABSTRACT
At first, this thesis analyzed the braking system theoretically, working principle and characteristic of braking force regulate fitting was expounded. Second,based on analysis, this thesis presents the braking force distribution rationality evaluation mathematics model and the braking performance computer simulation mathematics model. Then, a computer program was designed based on the mathematics model. The program is built by Matlab. The computer program can improve the design efficiency and made them achieve the optimal project. In this thesis, with the program, the braking force distribution of the Haiyiu-MB autocar was rationality evaluated and the braking performance of the autocar was simulation calculated. At the same time, the result was testified by some tests. Finally, this thesis describes the fundamental principle of ABS controlling and discuss several control methods of ABS in common use, emphasis on the logic gate control. In brief, the study of this thesis is directive and practical for the design of the autocar braking system. Keywords: braking force distribution, braking performance simulation, Test, Anti-lock brake controlling.
基于MATLAB的汽车ABS制动过程仿真

基于MATLAB的汽车ABS制动过程仿真

基于MATLAB的汽车ABS制动过程仿真ABS（Anti-lock Braking System，防抱死制动系统）是现代汽车上保证行车安全的重要制动系统之一。

ABS制动系统可以避免在制动时车轮抱死，从而提高了制动效果和稳定性。

为了深入理解ABS制动系统的工作原理和性能，本文将基于MATLAB软件进行汽车ABS制动过程的仿真。

一、建立模型和假设为了实现ABS制动过程的仿真，需要建立一个基于MATLAB 的系统模型。

该系统模型需要考虑以下几个方面：1. 汽车的运动方程。

2. 轮胎与地面的接触力，即摩擦力。

3. 制动器与车轮的接触力。

4. ABS控制器的控制策略。

在仿真过程中，假设车辆在制动前以一定的速度匀速行驶，制动时四个车轮的制动和抱死状态是相同的。

二、模型搭建在MATLAB界面中，首先利用simulink模块搭建模型。

模型如下：模型中包含了车辆运动方程、轮胎地面接触力、制动器与车轮接触力等模块。

其中，运动方程模块利用F=ma公式进行建模，轮胎地面接触力模块利用摩擦力系数进行计算，制动器与车轮接触力模块利用摩擦力系数和制动器力矩进行计算。

在模型中，还有制动器控制器模块，负责制动器的控制与调节。

制动器控制器可以采用PID算法或滑模控制算法来控制制动器的开闭和力矩大小。

三、仿真过程在进行仿真过程中，需要确定以下参数：1. 初始车速度v0=80km/h。

2. 初始刹车踏板角度θ=0。

3. 制动器摩擦力系数μs=0.7。

4. 刹车片初期转动半径r=0.05m。

在进行仿真操作前，应先在程序中设定好各参数，再设定仿真时间和仿真步长。

由于ABS制动过程会使用到控制器，因此应首先进行控制器的设计和仿真。

在此，控制器的设计采用滑模控制器，其仿真结果如下：控制器的仿真结果显示，在刹车操作开始10s后，滑模控制器调节出的制动器力矩逐渐增加并稳定于85N·m左右。

随着控制器的调节，车轮抱死现象得以解决、保持ABS制动状态下使车辆具备更好的稳定性和制动效果。