汽車防抱死制動系統(tǒng)的建模與仿真（含開題報(bào)告 中英文翻譯）

1、分類號 編 號 畢 業(yè) 論 文題目 汽車防抱制動系統(tǒng)的建模與仿真 模糊控制在abs中的應(yīng)用學(xué) 院 機(jī)械學(xué)院專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 設(shè)計(jì)題目：汽車防抱制動系統(tǒng)的建模與仿真專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化班級學(xué)號： 姓 名: 院、系： 機(jī) 械 學(xué) 院 2010年 2 月 26 日一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科教育中培養(yǎng)學(xué)生的重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的：1. 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識、專業(yè)知識和技能，解決工程實(shí)際問題的能力；2. 培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊、圖冊、國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和規(guī)程的能力；3. 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會機(jī)械設(shè)計(jì)的思想、方法和步驟，掌握計(jì)

2、算方法、掌握計(jì)算機(jī)繪圖及編寫工程設(shè)計(jì)文件等基本技能；4. 提高學(xué)生分析問題、解決問題和獨(dú)立工作的能力。二、主要設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 專業(yè)外文資料翻譯；2. 畢業(yè)實(shí)習(xí)，實(shí)習(xí)報(bào)告；3. 開題報(bào)告；4. 汽車防抱制動系統(tǒng)的建模與仿真。三、重點(diǎn)研究問題1. 汽車防抱制動系統(tǒng)的車輛仿真模型的建立；2. 采用的控制方法模型的建立；四、主要技術(shù)指標(biāo)和主要設(shè)計(jì)參數(shù)1收集資料確定一個自己的設(shè)計(jì)參數(shù)，在查閱資料后確定下來。2控制方法根據(jù)所查找文獻(xiàn)自己確定。五、設(shè)計(jì)成果要求1. 開題報(bào)告1份(要求3 000字左右、查閱文獻(xiàn)10篇以上、文獻(xiàn)綜述引用5篇以上，樣表從教務(wù)處表格下載中下載)；2. 實(shí)習(xí)報(bào)告1份；3. 專業(yè)外文資料

3、翻譯1篇 (不少于2 000漢字)；4. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1份 (設(shè)計(jì)說明書應(yīng)在10000字以上，論文應(yīng)在6000字以上，包括封面、任務(wù)書、開題報(bào)告、中英文摘要、目錄、正文、參考文獻(xiàn)、附錄)；5. 設(shè)計(jì)圖紙一套（不少于a0圖2張）；6. 所有內(nèi)容電子文檔一套；7. 畢業(yè)論文成果材料清單一份。華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 2010 年 03 月 30日學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化題目名稱汽車防抱死制動系統(tǒng)的建模與仿真課題來源自 選主要內(nèi)容一本課題設(shè)計(jì)的目的與意義本課題為汽車防抱制動系統(tǒng)的建模與仿真，要求我們收集資料自己確定一個設(shè)計(jì)參數(shù)，并查閱相關(guān)文獻(xiàn)選擇一種abs的控制方法。

4、而后分別對系統(tǒng)和所選控制器進(jìn)行建模，并用軟件matlab/simulink對其進(jìn)行仿真分析，以驗(yàn)證所選控制方法的可行性。本設(shè)計(jì)選題有以下目的和意義：1.培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識、專業(yè)知識和技能解決工程問題的能力；2.培養(yǎng)我們檢索查閱相關(guān)資料和文獻(xiàn)，合理引用其先進(jìn)理論和方法，并將它們轉(zhuǎn)化為自己的知識儲備的能力，為我們以后的進(jìn)一步發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)；3.培養(yǎng)我們對一般的機(jī)械系統(tǒng)分析建模，并熟練運(yùn)用相關(guān)軟件對其進(jìn)行仿真分析的能力；4.培養(yǎng)我們編寫工程設(shè)計(jì)文件的基本技能；5.培養(yǎng)我們學(xué)習(xí)新知識、接受新事物、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，并能解決問題的能力；6.培養(yǎng)我們獨(dú)立工作的能力。二汽車防抱死制動系統(tǒng)

5、的概述及其發(fā)展趨勢隨著汽車工業(yè)、公路建設(shè)的迅猛發(fā)展，汽車安全性的提高越來越受到各個國家的重視。目前，作為汽車制動安全技術(shù)重要體現(xiàn)的汽車防抱死制動系統(tǒng)（abs）已經(jīng)安裝在各類中高級轎車和載重汽車上。abs是一種在制動時(shí)能自動調(diào)節(jié)制動管路壓力，使車輪不致抱死，從而避免前輪失去轉(zhuǎn)向能力或后輪側(cè)滑，以提高汽車行駛穩(wěn)定性、操縱穩(wěn)定性和制動安全性，并最大限度地利用地面附著力的制動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。abs發(fā)展至今，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)已趨于成熟。目前，國內(nèi)外的研究機(jī)構(gòu)主要把精力放在如何提高abs各方面的性能指標(biāo)上。預(yù)計(jì)今后的abs產(chǎn)品將會往以下幾個方面發(fā)展：1.abs控制方法的優(yōu)化：一是擴(kuò)大控制范圍，增加控制功能；二是采用現(xiàn)

6、代控制理論，實(shí)施伺服控制和高精度控制。目前，abs產(chǎn)品廣泛采用的是以加、減速度和滑移率為控制參數(shù)的門限值控制算法，其缺點(diǎn)是控制邏輯比較復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy，缺乏理論依據(jù)，開發(fā)周期長，互換性不佳，需要大量實(shí)車匹配試驗(yàn)等2.減小體積和質(zhì)量，提高集成度以降低成本，簡化安裝工作。abs作為附加的安全裝置，會增加整車重量并占據(jù)安裝空間，對燃油經(jīng)濟(jì)性不利。減小abs體積的主要途徑就是優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高集成度。3.abs和asr（驅(qū)動防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)）一體化。abs的功能是當(dāng)汽車制動時(shí)防止車輪抱死，asr的功能是當(dāng)汽車驅(qū)動時(shí)防止車輪過分滑轉(zhuǎn)；abs是為了緩解過分的制動，asr則是對滑轉(zhuǎn)的車輪施加一定程度的制動。兩者都是

7、通過控制車輪的滑移率，使汽車獲得較大的縱向力和側(cè)向力，且都能在低附著路面上充分體現(xiàn)它們的作用，所以可以將二者有機(jī)地結(jié)合起來。4.汽車動態(tài)控制系統(tǒng)（vdc）的出現(xiàn)。將abs/asr與電子全控式或半控式懸掛、電子控制四輪轉(zhuǎn)向、電子控制液壓轉(zhuǎn)向、電子控制自動變速器等行駛系統(tǒng)和動力傳動系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能上有機(jī)地結(jié)合起來，可以保證汽車行駛的方向穩(wěn)定性和動態(tài)穩(wěn)定性。三abs的基本構(gòu)成及工作原理abs通常由車輪輪速傳感器、制動壓力調(diào)節(jié)裝置、電子控制裝置和abs警示燈等組成。在不同的abs系統(tǒng)中，制動壓力調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)形式和工作原理往往不同，電子控制裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和控制邏輯也可能不盡相同。1. 車輪輪速傳感器輪

8、速傳感器可以測出車輪上與驅(qū)動軸共同旋轉(zhuǎn)的齒圈數(shù)，然后產(chǎn)生與車輪輪速成正比的交流信號，從而測量出車輪的轉(zhuǎn)速。目前，用于abs系統(tǒng)的輪速傳感器主要有磁電式傳感器和霍爾式傳感器兩種。磁電式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，將物體的轉(zhuǎn)動速度轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電動勢來測量車輪速度的。因此，在電控防抱死制動系統(tǒng)中使用的多數(shù)為磁電式輪速傳感器。2.制動壓力調(diào)節(jié)裝置制動壓力調(diào)節(jié)器是汽車制動系統(tǒng)中電子控制單元的執(zhí)行器，其作用是根據(jù)電子控制裝置ecu的指令，控制壓力調(diào)節(jié)器中電磁閥的動作，適時(shí)地調(diào)節(jié)制動系統(tǒng)管路中的液壓或氣壓，實(shí)現(xiàn)控制車輪制動器中壓力的增減或保持，達(dá)到調(diào)節(jié)制動力矩的目的。制動壓力調(diào)節(jié)器主要有真空式、液壓式、機(jī)械式、

9、氣壓式和空氣液壓加力式等幾種形式。3.電子控制裝置電子控制單元是整個abs系統(tǒng)中的控制中樞，它接收車輪輪速傳感器送來的信號，計(jì)算出車輪制動時(shí)車輪的轉(zhuǎn)速、車速、滑移率及車輪加減速度等值，并對其進(jìn)行比較、分析和判斷。然后，向制動壓力調(diào)節(jié)裝置發(fā)出控制指令，使其產(chǎn)生最合適的制動壓力，控制車輪的轉(zhuǎn)速，將滑移率保持在最佳值附近，從而防止車輪抱死。 四本課題相關(guān)軟件的介紹建立了車輛各個部分的數(shù)學(xué)模型之后，利用這些數(shù)學(xué)模型之間的相互聯(lián)系，在給出初始條件的情況下對其進(jìn)行數(shù)值求解，就可以得到汽車在不同時(shí)刻的運(yùn)動參數(shù)。一般的數(shù)值求解可以利用專門用于數(shù)值計(jì)算的軟件，本課題使用的是美國math works公司出品的用于

10、科學(xué)計(jì)算的matlab軟件，以及它所提供的在matlab環(huán)境下運(yùn)行的仿真系統(tǒng)工具包simulink。作為一種圖形化界面的仿真建模軟件，基于matlab語言環(huán)境的simulink軟件用戶界面友好，操作方便，是目前工程界常用的仿真工具。simulink可以將數(shù)學(xué)模型通過圖形化的方式直觀的表達(dá)出來，并通過其內(nèi)部的數(shù)值求解器進(jìn)行求解，在仿真中使用simulink是十分方便的。simulink免去了程序代碼編程帶來的低效與繁瑣，既可用于動力學(xué)模擬也適用于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。各種功能模塊化，可以直接用鼠標(biāo)拖放模塊，建立信號連接進(jìn)行建模。它是以模塊進(jìn)行建模，控制系統(tǒng)和控制對象可以分別進(jìn)行建模，每個子模塊的參數(shù)可

11、以單獨(dú)修改，不影響其它模塊的運(yùn)行，從而給系統(tǒng)的擴(kuò)展帶來了方便。由于被控對象的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，采用不同的控制模塊可以對比不同控制方式的優(yōu)劣，從中選擇最佳的控制算法。目前，simulink軟件由于其自身的眾多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被汽車行業(yè)作為系統(tǒng)建模和控制仿真的首選之一。五本課題相關(guān)控制方法的介紹本課題采用的是基于模糊控制的abs算法。模糊控制是以模糊集合論、模糊語言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)。其基本思想是利用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)人的控制經(jīng)驗(yàn)，而這些經(jīng)驗(yàn)多是用語言表達(dá)的具有相當(dāng)模糊性的控制規(guī)則。模糊控制器獲得巨大成功的主要原因在于它具有如下一些突出特點(diǎn)： 1.模糊控制是一種基于規(guī)則的控制。它直

12、接采用語言型控制規(guī)則，出發(fā)點(diǎn)是現(xiàn)場操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)專家的知識，在設(shè)計(jì)中不需要建立被控對象的精確數(shù)學(xué)模型，因而使得控制機(jī)理和策略易于接受和理解，設(shè)計(jì)簡單，便于應(yīng)用。2.由工業(yè)過程的定性認(rèn)識出發(fā)，比較容易建立語言控制規(guī)則，因而模糊控制對那些數(shù)學(xué)模型難以獲取、動態(tài)性不易掌握或變化性非常顯著的對象非常適用。3.基于模型的控制算法及系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，由于出發(fā)點(diǎn)和性能指標(biāo)的不同，容易導(dǎo)致較大差異。但一個系統(tǒng)的語言控制規(guī)則卻具有相對的獨(dú)立性，利用這些控制規(guī)律間的模糊連接，容易找到折中的選擇，使控制效果優(yōu)于常規(guī)控制器。4.模糊控制算法是基于啟發(fā)性的知識及語言決策規(guī)則設(shè)計(jì)的，這有利于模擬人工控制的過程和方法

13、，增強(qiáng)控制系統(tǒng)的適應(yīng)能力，使之具有一定的智能水平。5.模糊控制系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，干擾和參數(shù)變化對控制效果的影響被大大減弱，尤其適合于非線性、時(shí)變及純滯后系統(tǒng)的控制。采取的主要技術(shù)路線或方法1.查閱相關(guān)文獻(xiàn)和資料，確定防抱制動系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和主要術(shù)參數(shù)。2.根據(jù)所查的參考文獻(xiàn)，建立系統(tǒng)的車體模型、輪胎模型和制動系統(tǒng)模型。 3.仔細(xì)閱讀和分析相關(guān)文獻(xiàn)和資料后，選擇一種合適的控制方法，并建立一種可行的控制器模型。本文所選的是基于滑移率的abs控制算法和基于模糊控制理論的模糊控制器。4.用matlab/simulink軟件分別對不帶abs的系統(tǒng)和帶自行設(shè)計(jì)的模糊控制器的系統(tǒng)進(jìn)行制動仿真分析，根據(jù)對比結(jié)果

14、驗(yàn)證abs的必要性和安全性。然后，再分別對裝有自行設(shè)計(jì)的模糊控制器的系統(tǒng)在不同附著系數(shù)的路面上進(jìn)行制動仿真分析，驗(yàn)證abs的可靠性和適用性。預(yù)期的成果及形式 1.在設(shè)計(jì)初期階段進(jìn)行認(rèn)真調(diào)研，在查閱相關(guān)文獻(xiàn)、充分理解課題內(nèi)容和要求的基礎(chǔ)上，寫出3000字左右的開題報(bào)告。2.在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)，實(shí)習(xí)時(shí)間為一周左右。實(shí)習(xí)結(jié)束后對實(shí)習(xí)過程進(jìn)行總結(jié)，并提交不少于2000字的實(shí)習(xí)報(bào)告。3.不少于2000漢字的英文資料翻譯。4.在畢業(yè)設(shè)計(jì)后期，提交畢業(yè)論文一本和設(shè)計(jì)圖紙一套。5.所有內(nèi)容電子文檔一套，畢業(yè)論文成果材料清單一份。時(shí)間安排第1-2周，翻譯英文資料，檢索查閱與abs相關(guān)的文獻(xiàn)和資料。第3周，仔

15、細(xì)閱讀和分析相關(guān)文獻(xiàn)和資料，撰寫開題報(bào)告。第4周，去西安實(shí)習(xí)，結(jié)束后撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告。第5-6周，建立系統(tǒng)的車體、輪胎和制動系統(tǒng)的模型，熟悉控制方法并建立控制器的模型。第7-12周，熟悉matlab軟件，并對系統(tǒng)從不同的角度進(jìn)行仿真分析，得出正確的結(jié)論。第13周，編寫設(shè)計(jì)說明書。第14周，修改設(shè)計(jì)說明書，并將其按順序裝訂成冊。第15周，充滿信心地進(jìn)行畢業(yè)答辯。指導(dǎo)教師意見 簽名： 年 月 日備注 參考文獻(xiàn)1. 陳家瑞，馬天飛 汽車構(gòu)造(第五版) 北京：人民交通出版社 20062. 余志生 汽車?yán)碚?北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 20053. 周志立 汽車abs原理與結(jié)構(gòu) 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 2005

16、4. 姚俊 ，馬松輝 simulink建模與仿真【m】 西安： 西安電子科技大學(xué)出版社 20035. 黃巨成， 陳志鵬 matlab/simulink在汽車防抱死系統(tǒng)仿真分析中的應(yīng)用【m】 cad/cam與制造業(yè)信息化 2008，（10）6. 安永東， 杜嘉勇 ，羅萌 基于simulink的汽車abs建模與仿真 【j】 黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版） 2008，22（2）7. 王偉達(dá)， 丁能根， 徐向陽 ，楊磊 基于輪速和壓力控制狀態(tài)信息的abs參考車速算法研究及其實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證【m】 中國機(jī)械工程 2008，19（3） 8. 王繼森 ，馬瑾 ，寇長鵬， 何長安 四相控制方法在abs中的仿真研究【

17、m】 計(jì)算機(jī)仿真 2006，23（4） 9. 馬瑾 ，王繼森 ，何長安 一種新型abs控制策略的仿真研究【j】 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào) 2004，16（7） 10. 王保華 ，陶建民 abs模糊控制的研究【m】 汽車科技 2000，（2） 11. 周桂梅 abs汽車制動防抱死系統(tǒng)應(yīng)用與展望【m】 江蘇科技信息 2009，（6）12. 解龍 ，陳家琪 abs四輪車輛的matlab/simulink建模與仿真【j】 上海理工大學(xué)學(xué)報(bào) 2004，26（2） 13. 陳杰平， 李勤華 基于模糊控制理論的abs仿真研究【m】 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 2008，（6） 14. 尹安東 ，劉閃閃 ，嚴(yán)耀雙 基于路面識別的汽車

18、abs模糊控制仿真【m】 機(jī)電工程 2009，26（1）15. 林怡青， 彭美春 車輛abs系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真研究【m】 機(jī)電工程技術(shù) 2007，36（3） 16. 宋昱 車輛防抱死系統(tǒng)控制策略研究與仿真【d】（1-34） 北京工業(yè)大學(xué) 2007 17. 吳興敏 汽車防抱死制動系統(tǒng)的控制算法及仿研究【d】 長安大學(xué) 2007 18. 藺玉輝 abs模擬仿真與模糊控制設(shè)計(jì)【d】 東北大學(xué) 2005 摘 要汽車防抱死系統(tǒng)(abs)是一種在制動時(shí)能夠自動調(diào)節(jié)車輪制動力，防止車輪抱死以取得最佳制動效果的制動系統(tǒng)。它是目前提高汽車制動安全性能最為有效且得到廣泛應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)，己經(jīng)成為現(xiàn)代汽車制動系統(tǒng)的關(guān)鍵

19、部件。我國的abs研究起步較晚，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的abs產(chǎn)品很少。因此，研究abs技術(shù)對我國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義，它目前已成為我國汽車界的重要課題。本文首先在閱讀了大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，介紹了abs的基本原理、組成和發(fā)展趨勢等。而后，建立了相應(yīng)的車輛模型，包括單輪車輛模型、雙線性輪胎模型和液壓制動系統(tǒng)模型，并在matlab中對模型進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn)。接著，根據(jù)模糊理論建立了一種簡單的模糊控制器，并將其應(yīng)用在車輛的仿真系統(tǒng)中。仿真結(jié)果表明，該模糊控制器應(yīng)用于汽車abs系統(tǒng)取得良好的控制效果，且算法簡單、具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：abs；車輛模型；模糊控制；仿真。abstractanti-lock

20、braking system(abs)is a kind of device which can regulate the wheels braking force automatically, prevent the wheels from locking and acquire the best effect during breakingat present , abs is the advanced technology which is used widely and can improve the safety capability of automobile most effec

21、tively, and has become the key part of modern automobilein our country, the start of abs research is late comparatively, and we lack the knowledge property right of abs products. hence, the research of abs technology has practical significance to the development of chinese automobile industry, and c

22、urrently has become the important topic of chinese automobile field.firstly, the basic principle，structure and development of the abs are introduced in this paper based on reading a lot of literaturesecondly, automotive models ,including a single-wheel vehicle model，a double-linear tire model and a

23、hydraulical braking system model, are established and simulated in matlabthen, a simple fuzzy controller is established based on the fuzzy theory, and applied to the automotive simulated models. simulation indicates that the fuzzy controller enhances braking performances of absequipped vehicles, and

24、 with simple algorithm, and it has practical application value key words: abs; automotive models; fuzzy control; simulation.目 錄第1章 緒 論11.1 汽車防抱制動系統(tǒng)（abs）概述11.1.1 引言11.1.2 abs的理論基礎(chǔ)11.1.3 abs的基本構(gòu)成及工作原理312 abs的發(fā)展趨勢4第2章 車輛模型的建立52.1車輛動力學(xué)模型52.2 輪胎模型62.3 制動系統(tǒng)模型82.3.1 傳動機(jī)構(gòu)模型82.3.2 制動器模型824 車輛模型的simulink實(shí)現(xiàn)92.

25、4.1 simulink簡介92.4.2 simulink下的車輛模型9第3章 基于滑移率的abs控制策略的研究與仿真1131 引言1132 基于模糊控制的abs算法113.2.1 模糊控制簡介113.2.2 abs模糊控制器的設(shè)計(jì)1233 abs控制算法的仿真及分析183.3.1 abs控制性能的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)183.3.2 abs控制算法的仿真實(shí)現(xiàn)18參考文獻(xiàn)28致 謝30英語原文31英語翻譯38 第1章 緒 論1.1 汽車防抱制動系統(tǒng)（abs）概述1.1.1 引言隨著汽車工業(yè)、公路建設(shè)的迅猛發(fā)展，汽車安全性能的提高越來越受到各個國家的重視。目前，作為汽車主動安全技術(shù)的重要體現(xiàn)的車輛制動防抱死系

26、統(tǒng)(abs)已經(jīng)普遍安裝在各類中高級轎車和載重車上。abs是一種在制動時(shí)能自動調(diào)節(jié)制動管路壓力，使車輪不致抱死，從而避免汽車后輪側(cè)滑和前輪失去轉(zhuǎn)向能力，以提高汽車行駛穩(wěn)定性、操縱穩(wěn)定性和制動安全性，并最大限度地利用地面附著力的制動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在abs研究方面，國外abs技術(shù)已經(jīng)投入實(shí)用，我國在這方面起步較晚，因此加快abs技術(shù)的研究，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的abs系統(tǒng)對于提高國產(chǎn)汽車的安全性和增加我國汽車業(yè)的國際競爭力具有重要的戰(zhàn)略意義。1.1.2 abs的理論基礎(chǔ)在制動過程中，汽車是利用地面與輪胎之間產(chǎn)生的與車輪行進(jìn)方向相反的摩擦力來減速的，這個摩擦力稱為地面制動力。與地面制動力相關(guān)的摩擦系數(shù)稱

27、為制動附著系數(shù)或稱縱向附著系數(shù)?？v向附著系數(shù)越大，則地面制動力越大，使汽車停止的制動距離越短。在輪胎和地面的接觸面上還存在著另外一個摩擦力，它與地面制動力不同，是作用在車輪橫向上的，稱為側(cè)滑摩擦力或側(cè)向力。與側(cè)滑摩擦力相關(guān)的摩擦系數(shù)稱為側(cè)向附著系數(shù)。一般來說，側(cè)向力越大汽車的方向穩(wěn)定性越好，操縱性越好；反之，側(cè)向力很小或消失時(shí)，汽車就無法按照駕駛員的意圖行駛。影響輪胎地面制動力和側(cè)向力的主要因素是車輪在制動時(shí)的滑移狀態(tài)，輪胎的滑移狀態(tài)通常用滑移率來描述?；坡实亩x如下式： (1-1)其中，車輛前進(jìn)速度（）; 車輪半徑（）； 車輪角速度（）。 從上式可以看出，當(dāng)車速等于輪速時(shí)滑移率為零。汽車制

28、動時(shí)，兩者差別越大，滑移率越大。如果車輪抱死，則輪速為零，滑移率將達(dá)到100。輪胎滑移率與地面制動力、側(cè)向力之間的關(guān)系可以用曲線來描述，其中代表附著系數(shù)(如圖11)。 圖1-1 附著系數(shù)與滑移率s的關(guān)系曲線 在制動過程中，由于制動器制動力矩的影響，滑移率將產(chǎn)生變化。從上圖可以看出，隨著滑移率的不斷增大，輪胎的縱向附著系數(shù)先增大后減小，而側(cè)向附著系數(shù)則是不斷減小。當(dāng)滑移率時(shí)，車輪的縱向附著系數(shù)隨滑移率的增大而增大；當(dāng)時(shí)，對應(yīng)的車輪縱向附著系數(shù)為最大，稱為峰值附著系數(shù)，此時(shí)的車輪能產(chǎn)生最大的地面制動力，而此時(shí)側(cè)向附著系數(shù)也較大。當(dāng)滑移率越過這一點(diǎn)繼續(xù)增大時(shí)，縱向附著系數(shù)反而會減小。而當(dāng)滑移率為1時(shí)

29、，側(cè)向附著系數(shù)接近為0。這表明車輪抱死時(shí)，車輛將失去轉(zhuǎn)向能力和穩(wěn)定性。從制動性能上考慮，將輪胎的滑移率控制在無。這一點(diǎn)時(shí)，可以獲得最短的制動距離；而從車輛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向性來考慮，滑移率的值越小，車輛的轉(zhuǎn)向和穩(wěn)定性就越好。綜合這兩方面的原因，將滑移率控制在sc附近時(shí)，車輛可以獲得最好的制動效果。我們把稱為最佳滑移率。綜合各種路面，最佳滑移率在10-30之間。為了達(dá)到最有效的制動控制效果，應(yīng)將滑移率控制在這一范圍，這正是abs系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制的最重要的理論基礎(chǔ)。1.1.3 abs的基本構(gòu)成及工作原理abs通常由車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動壓力調(diào)節(jié)裝置、電子控制裝置和abs警示燈等組成，在不同的abs系統(tǒng)中，制

30、動壓力調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)形式和工作原理往往不同，電子控制裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和控制邏輯也可能不盡相同。典型abs的系統(tǒng)構(gòu)成如圖1-2所示。1.車輪轉(zhuǎn)速傳感器輪速傳感器可以測出車輪與驅(qū)動軸共同旋轉(zhuǎn)的齒圈數(shù)，然后產(chǎn)生與車輪轉(zhuǎn)速成正比的交流信號，從而測量出車輪的轉(zhuǎn)速。目前用于abs系統(tǒng)的輪速傳感主要有磁電式輪速傳感器和霍爾式輪速傳感器兩種型。磁電式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，將物體轉(zhuǎn)動速度轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電勢來測量車輪速度的。在電控防抱制動系統(tǒng)中使用的傳感器，多數(shù)為磁電式輪速傳感器。2制動壓力調(diào)節(jié)裝置制動壓力調(diào)節(jié)器是汽車制動系統(tǒng)中電子控制單元的執(zhí)行器。其作用是根據(jù)ecu的指令，控制壓力調(diào)節(jié)器中電磁閥的動作，適時(shí)地調(diào)節(jié)

31、制動系統(tǒng)管路中的液壓或氣壓，實(shí)現(xiàn)控制車輪制動器中壓力的增減和保持，達(dá)到調(diào)節(jié)制動力的目的。制動壓力調(diào)節(jié)器主要有真空式、液壓式、機(jī)械式、氣壓式和空氣液壓加力式等幾種形式。3.電子控制裝置ecu電子控制單元是整個abs系統(tǒng)的控制中樞。它接收車輪輪速傳感器送來的信號，計(jì)算出制動時(shí)車輪的轉(zhuǎn)速、車速、滑移率以及車輪加減速度等值，并對其進(jìn)行比較、分析和判斷，然后向制動壓力調(diào)節(jié)裝置發(fā)出控制指令，使其產(chǎn)生最合適的制動壓力，控制車輪的轉(zhuǎn)速，將滑移率保持在最佳滑移率附近，從而防止車輪抱死。12 abs的發(fā)展趨勢abs發(fā)展至今，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)己趨于成熟。目前，國內(nèi)外的研究機(jī)構(gòu)主要把精力放在如何提高abs各方面的性能指標(biāo)上

32、。預(yù)計(jì)今后abs產(chǎn)品將會往以下凡方面發(fā)展：(1)abs控制方法的優(yōu)化：一是擴(kuò)大控制范圍、增加控制功能；二是采用現(xiàn)代控制理論，實(shí)旋伺服控制和高精度控制。目前abs產(chǎn)品廣泛采用的是以加、減速度和滑移率為控制參數(shù)的門限值控制算法，其缺點(diǎn)是控制邏輯比較復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy，缺乏理論依據(jù)，開發(fā)周期長，互換性不佳，需要大量實(shí)車匹配試驗(yàn)等。(2)減小體積和質(zhì)量，提高集成度以降低成本，并簡化安裝工作。abs作為附加的安全裝置，它會增加整車重量并占據(jù)安裝空間，對燃油經(jīng)濟(jì)性不利。減少abs體積的主要途徑之一就是優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(如減小壓力調(diào)節(jié)器)，二是提高集成度(3)abs和asr(防滑控制裝置)一體化。abs以防止車輪制

33、動抱死為目的，asr的功能是當(dāng)汽車驅(qū)動時(shí)，防止車輪的過分滑轉(zhuǎn)，abs是為了緩解過分的制動，asr則是對滑移車輪施加一定程度的制動。兩者都是控制車輪的滑移率，獲得較大的縱向力和側(cè)向力，且都能在低附著路面上充分體現(xiàn)它們的作用，所以可以將二者有機(jī)地結(jié)合起來。 (4)汽車動態(tài)控制系統(tǒng)vdc(vehicle dynamics contr01)。將absasr與電子全控式(或半控式)懸掛、電子控制四輪轉(zhuǎn)向、電子控制液壓轉(zhuǎn)向、電子控制自動變速器等行駛系統(tǒng)和動力傳動系統(tǒng)在功能、結(jié)構(gòu)上有機(jī)地結(jié)合起來，可以保證汽車行駛的方向穩(wěn)定性和良好的動態(tài)穩(wěn)定性。第2章 車輛模型的建立對車輛的制動過程進(jìn)行動態(tài)研究，是分析車輛制

34、動性能，指導(dǎo)abs控制器設(shè)計(jì)的有效途徑。本文根據(jù)實(shí)際問題研究的需要，將abs的控制對象模型(車輛模型)分為3個單元，包括車輛動力學(xué)模型、輪胎模型以及制動器模型，分別對其進(jìn)行研究,并借助simulink仿真建模工具對模型進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。2.1車輛動力學(xué)模型汽車車輛動力學(xué)模型可以采用牛頓力學(xué)建立各個剛體的運(yùn)動學(xué)方程，由于應(yīng)用的目的不同，各種模型的繁簡程度也不相同。目前，經(jīng)常采用的車輛模型主要有單輪車輛模型、雙輪車輛模型以及四輪車輛模型。上述三種模型的仿真精度和計(jì)算復(fù)雜性對比如下表所示。 表2-1 車輛模型對比屬性類型計(jì)算復(fù)雜性仿真精度單輪模型 小 較低雙輪模型 較大較高四輪模型 大 高由于本課題研究的

35、主要目的是對汽車防抱制動系統(tǒng)進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)及制動性能的分析，故經(jīng)過仔細(xì)對比分析，綜合考慮車輛模型的計(jì)算復(fù)雜性和仿真精度，我們采用經(jīng)典的單輪車輛模型。在建立車輛動力學(xué)模型時(shí)，我們對其做如下假設(shè)： 1. 汽車行駛在水平公路上，道路無起伏；2. 忽略空氣阻力和滾動阻力的影響；3. 忽略汽車的俯仰、側(cè)傾和垂向運(yùn)動；4. 各個輪胎的機(jī)械特性相同；5. 不考慮載荷轉(zhuǎn)移，汽車質(zhì)量均勻地分布在每個車輪上。 圖2-1 單輪車輛模型如上圖所示，根據(jù)達(dá)朗貝爾原理，對模型中車體在行駛方向和車輪繞主軸方向兩個自由度建立動力學(xué)方程，可得簡化的車輛動力學(xué)方程。車輛運(yùn)動方程： (2-1)車輪動力學(xué)方程： （2-2）車輪縱向

36、摩擦力： (2-3)式中，m-車輪的承載質(zhì)量（）;-車身速度(m/s); f-地面制動力（）;j-車輪轉(zhuǎn)動慣量(）; -車輪角速度（）;r-車輪半徑（）; -制動器制動力矩（）; -地面縱向附著系數(shù)；n-地面支反力（）。2.2 輪胎模型 輪胎模型是指制動過程中輪胎附著力和其它各種參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系式，通常用輪胎附著系數(shù)與各種參數(shù)的函數(shù)關(guān)系式來表示。而影響附著系數(shù)的因素很多，如前所述除滑移率外，道路的材料、路面的狀況與輪胎的結(jié)構(gòu)、胎面花紋、材料以及汽車運(yùn)動速度等都是影響因素。但在實(shí)際應(yīng)用中，很難得出上述多種變量對附著系數(shù)影響的關(guān)系式，而較為實(shí)際與合理的辦法則是只考慮對附著系數(shù)影響較大的因素，建立

37、附著系數(shù)的計(jì)算表達(dá)式。經(jīng)典的輪胎模型有魔術(shù)公式輪胎模型、雙線性模型、dugoff輪胎模型和burckhardt輪胎模型等，本文采取應(yīng)用比較廣泛的雙線性模型。 圖2-2 縱向附著系數(shù) 與滑移率的關(guān)系曲線 根據(jù)上圖，推導(dǎo)出雙線性輪胎模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： (2-4)基于本課題的研究目的，我們采用雙線性模型分別模擬三種典型路面的 曲線，并應(yīng)用于汽車防抱制動系統(tǒng)的控制仿真模型中。參數(shù)如下表2-2所示。 表2-2 典型路面的實(shí)驗(yàn)參數(shù)典型路面 干混凝土路面0.20.90.75濕瀝青路面0.20.780.5結(jié)冰路面0.10.10280.07根據(jù)表3-2的參數(shù)，我們分別建立了三種典型路面的雙線性模型：干混凝土路

38、面： (2-5)濕瀝青路面： (2-6)結(jié)冰路面： (2-7) 2.3 制動系統(tǒng)模型制動系統(tǒng)包括傳動機(jī)構(gòu)和制動器兩部分。因此，對制動系統(tǒng)的建模也應(yīng)該包括傳動機(jī)構(gòu)建模和制動器建模兩部分。2.3.1 傳動機(jī)構(gòu)模型傳動機(jī)構(gòu)包括氣壓和液壓兩種，本文采用液壓機(jī)構(gòu)。為簡化系統(tǒng)，我們忽略電磁閥彈簧的非線性因素及壓力傳送的延遲，將液壓傳動系統(tǒng)簡化為一個電磁閥環(huán)節(jié) 、一個典型一階慣性環(huán)節(jié)的彈簧阻尼系統(tǒng)和一個積分環(huán)節(jié) 。又因?yàn)殡姶砰y的時(shí)間常數(shù)死遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于彈簧阻尼系統(tǒng)的時(shí)問常數(shù)l所以本課題仿真時(shí)將電磁閥的環(huán)節(jié)忽略不計(jì)。因?yàn)殡姶砰y的響應(yīng)時(shí)間一般小于或等于10 ms，故仿真時(shí)慣性環(huán)節(jié)的參數(shù)t取o01，同時(shí)k取100。綜上

39、所述，整個液壓傳動系統(tǒng)的簡化模型傳遞函數(shù)為： （2-8）2.3.2 制動器模型制動器模型指制動器力矩與制動液壓之間的關(guān)系模型。為了便于控制算法研究，我們在進(jìn)行仿真時(shí)假設(shè)制動器為理想元件，認(rèn)為其非線性特性較弱并忽略了其滯后帶來的影響。因此，制動器方程為： （2-9）式中，-制動器制動力矩（）； -制動器制動因數(shù)（/）; -制動壓力（）。 24 車輛模型的simulink實(shí)現(xiàn)2.4.1 simulink簡介本章前幾節(jié)中建立了車輛各個部分的數(shù)學(xué)模型，利用這些數(shù)學(xué)模型之間的相互聯(lián)系，在給出初始條件的情況下，對其進(jìn)行數(shù)值求解，就可以得到汽車在不同時(shí)刻的運(yùn)動參數(shù)。一般的數(shù)值求解可以利用專門用于數(shù)值計(jì)算的軟

40、件。本文使用的是美國mathworks公司出品的用于科學(xué)計(jì)算的matlab軟件以及它所提供的在matlab環(huán)境下運(yùn)行的仿真系統(tǒng)工具包simulink。作為一種圖形化界面的仿真建模軟件，基于matlab語言環(huán)境的simulink軟件用戶界面友好，操作方便，是目前工程界常用的仿真工具。simulink可以將數(shù)學(xué)模型通過圖形化的方式直觀的表達(dá)出來，并通過其內(nèi)部的數(shù)值求解器進(jìn)行求解，在仿真中使用simulink是十分方便的。simulink免去了程序代碼編程帶來的低效與繁瑣，既可用于動力學(xué)模擬也適用于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，各種功能模塊化，可以直接用鼠標(biāo)拖放模塊，建立信號連接，進(jìn)行建模。它是以模塊進(jìn)行建模，控

41、制系統(tǒng)和控制對象可以分別進(jìn)行建模，每個子模塊的參數(shù)可以單獨(dú)修改，不影響其他模塊的運(yùn)行，從而給系統(tǒng)的擴(kuò)展帶來了方便。由于被控對象的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，采用不同控制模塊可以對比不同控制方式的優(yōu)劣，從中選擇最佳的控制算法。目前，simulink軟件由于其自身的眾多優(yōu)點(diǎn)，己經(jīng)被汽車行業(yè)作為系統(tǒng)建模和控制仿真的首選之一。2.4.2 simulink下的車輛模型車輛模型包括單輪車體模型、雙線性輪胎模型和液壓制動系統(tǒng)模型，三種模型的仿真圖分別如下頁所示：圖2-3 單輪車體模型圖2-4 雙線性輪胎模型圖2-5 液壓制動系統(tǒng)模第3章 基于滑移率的abs控制策略的研究與仿真31 引言 abs性能優(yōu)劣的關(guān)鍵技術(shù)在于控制

42、方法的選取和控制規(guī)律的設(shè)計(jì)上。傳統(tǒng)的abs控制策略大都采用加、減速度門限值控制，并附加一些輔助門限。這種控制方式不涉及具體系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對于非線性系統(tǒng)的控制非常有效，但由于門限值是通過反復(fù)不斷的道路試驗(yàn)獲得的，選擇不同的門限值就會產(chǎn)生不同的控制邏輯，因此系統(tǒng)的控制邏輯比較復(fù)雜，穩(wěn)定性差，同時(shí)也難以使車輛獲得最佳的制動性能?？茖W(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，尤其是傳感器、微控制器領(lǐng)域的不斷發(fā)展，為許多基于現(xiàn)代控制理論的abs算法的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。以滑移率為控制目標(biāo)的控制算法是其中的一種，它的控制思想是：通過調(diào)整制動器壓力，將車輪的滑移率控制在最佳滑移率附近，以獲得較好的制動性能，同時(shí)保證車輛不喪失穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)

43、向能力。目前，應(yīng)用比較廣泛的控制方法有模糊控制、模糊pid控制、pid控制、滑膜變結(jié)構(gòu)控制和自尋優(yōu)控制等，本文采用比較簡單有效的模糊控制。32 基于模糊控制的abs算法3.2.1 模糊控制簡介1.模糊控制的概念與特點(diǎn)模糊邏輯控制(fuzzy logic contro1)簡稱模糊控制(fuzzy contro1)，是以模糊集合論、模糊語言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)。模糊控制的基本思想是利用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)人的控制經(jīng)驗(yàn)，而這些經(jīng)驗(yàn)多是用語言表達(dá)的具有相當(dāng)模糊性的控制規(guī)則。模糊控制器獲得巨大成功的主要原因在于它具有如下一些突出特點(diǎn)：(1)模糊控制是一種基于規(guī)則的控制。它直接采用語言

44、型控制規(guī)則，出發(fā)點(diǎn)是現(xiàn)場操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)專家的知識，在設(shè)計(jì)中不需要建立被控對象的精確數(shù)學(xué)模型，因而使得控制機(jī)理和策略易于接受與理解，設(shè)計(jì)簡單，便于應(yīng)用。(2)由工業(yè)過程的定性認(rèn)識出發(fā)，比較容易建立語言控制規(guī)則，因而模糊控制對那些數(shù)學(xué)模型難以獲取、動態(tài)特性不易掌握或變化非常顯著的對象非常適用。(3)基于模型的控制算法及系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，由于出發(fā)點(diǎn)和性能指標(biāo)的不同，容易導(dǎo)致較大差異；但一個系統(tǒng)的語言控制規(guī)則卻具有相對的獨(dú)立性，利用這些控制規(guī)律間的模糊連接，容易找到折中的選擇，使控制效果優(yōu)于常規(guī)控制器。(4)模糊控制算法是基于啟發(fā)性的知識及語言決策規(guī)則設(shè)計(jì)的，這有利于模擬人工控制的過程和方法，增

45、強(qiáng)控制系統(tǒng)的適應(yīng)能力，使之具有一定的智能水平。(5)模糊控制系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，干擾和參數(shù)變化對控制效果的影響被大大減弱，尤其適合于非線性、時(shí)變及純滯后系統(tǒng)的控制。2模糊控制系統(tǒng)的基本組成模糊控制系統(tǒng)一般由四個部分組成：模糊控制器、輸入輸出接口裝置、被控對象及執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器等，如下圖所： 圖3-1 模糊控制系統(tǒng)的基本組成3.模糊控制器設(shè)計(jì)的基本方法模糊控制器是模糊控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵一環(huán)，它的設(shè)計(jì)包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容： (1)確定模糊控制器的輸入變量與輸出變量； (2)選擇模糊控制器輸入輸出變量的基本論域，確定合適的模糊語言變量；(3)設(shè)計(jì)模糊語言變量的隸屬度函數(shù)；(4)建立模糊控制規(guī)則；(5)選擇模糊

46、推理方法及清晰化方法.3.2.2 abs模糊控制器的設(shè)計(jì)1.模糊控制器的輸入變量和輸出變量本文采用目前廣泛使用的二維模糊控制器，選取滑移率誤差e（e=sc-s）和滑移率誤差變化率ec為輸入變量，制動壓力變化率u為輸出變量。2.輸入輸出變量的論域和模糊語言變量的設(shè)定將滑移率誤差e及其變化率ec的論域均設(shè)為【-6，6】，并分別將它們分成均勻的七個模糊子集nb、nm、ns、zr、ps、pm和pb，分別代表負(fù)大、負(fù)中、負(fù)小、零、正小、正中和正大；將制動壓力變化率u的論域設(shè)為【-1，1】，并將其分成七個均勻的模糊子集qdec、mdec、sdec、hold、sinc、minc和qinc,分別代表快速減壓、

47、中速減壓、慢速減壓、保壓、慢速增壓、中速增壓和快速增壓。3.模糊語言變量的隸屬度函數(shù)的設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)仿真試驗(yàn)調(diào)整，三個模糊語言變量的隸屬度函數(shù)如下三圖所示。圖3-2 滑移率誤差e的隸屬函數(shù)圖3-3 滑移率誤差變化率ec的隸屬函數(shù)圖3-4 制動壓力變化率u的隸屬函數(shù)4.模糊控制器的控制規(guī)則設(shè)計(jì)模糊控制規(guī)則是模糊控制器的一個重要組成部分，它用語言的方式描述了控制器輸入量和輸出量之間的關(guān)系，即它們之間的模糊關(guān)系。abs模糊控制規(guī)則的設(shè)計(jì)原則：當(dāng)滑移率的誤差較大時(shí)，控制量的變化應(yīng)盡量使誤差迅速減?。划?dāng)滑移率誤差較小時(shí)，控制量的變化除了要消除誤差之外，還要考慮誤差變化率的大小，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性

48、，防止系統(tǒng)產(chǎn)生不必要的超調(diào)；當(dāng)滑移率誤差為負(fù)時(shí)，制動壓力過大，系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，車輪將很快抱死，控制量的變化以消除誤差為主：當(dāng)滑移率誤差為正或零時(shí)，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，控制量的變化以保持系統(tǒng)穩(wěn)定、防止超調(diào)為主。形成的控制規(guī)則見表3-1。表3-1 模糊控制規(guī)則表ecuenbnm ns zr ps pm pbnbqdecqdecqdecqdecqdecmdecmdecnmqdecqdecqdecmdecmdecsdecsdecnsqdecmdecmdecsdecholdholdholdzrsdecsdecsdecholdsincsincsincpsholdsincsincmincqincqincq

49、incpmsincqincqincqincqincqincqincpbqincqincqincqincqincqincqinc上表對應(yīng)的模糊規(guī)則如下圖所示：圖3-6 模糊控制規(guī)則下圖為模糊規(guī)則曲面，它以坐標(biāo)的形式直觀的再現(xiàn)了控制規(guī)則前件和后件的關(guān)系。從圖中我們可以看出模糊控制規(guī)則呈現(xiàn)非線性特征。e或ec接近0時(shí)，曲面變化較大；e或ec遠(yuǎn)離0時(shí)，曲面變化較小。這一特征與建立模糊控制規(guī)則的思想相符，即誤差接近0時(shí)，對應(yīng)的規(guī)則多些，保證精細(xì)控制；誤差遠(yuǎn)離0時(shí)，對應(yīng)的規(guī)則少些，以保證控制的靈敏度。圖3-7 模糊規(guī)則曲面5模糊推理及清晰化方法的選擇模糊規(guī)則確定后，要選擇模糊推理方法。常用的模糊推理方法有

50、mamdani極大極小法，larscn乘積運(yùn)算法。前者在模糊控制系統(tǒng)中最常見，其合成方法直接采用極大極小運(yùn)算，計(jì)算比較簡單；后者可以獲得線性推理結(jié)果，隸屬函數(shù)可取正、負(fù)值，實(shí)現(xiàn)外差推理。本文采用的模糊推理方法為mamdani極大極小法。模糊推理得到的結(jié)果都是模糊值，不能直接應(yīng)用于被控對象，需要先轉(zhuǎn)化成一個執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以執(zhí)行的精確量。此過程一般稱為清晰化過程，它可以看作從模糊空間到清晰空間的一種映射。目前在模糊控制系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛的清晰化方法是重心法。本文也采用這種推理方法。33 abs控制算法的仿真及分析3.3.1 abs控制性能的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 由于本文主要研究的是abs對汽車制動性能的改善，故其

51、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可在參考相關(guān)資料的基礎(chǔ)上進(jìn)一步簡化為：1 車輪在任何路面上制動時(shí)不能抱死；2 在保證車輛穩(wěn)定性的前提下，盡可能的減小其制動距離。3.3.2 abs控制算法的仿真實(shí)現(xiàn) 本節(jié)參照上述評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在matlab/simulink環(huán)境下對所設(shè)計(jì)的abs模糊控制器進(jìn)行多種工況下的仿真。表3-2 仿真車輛參數(shù)汽車質(zhì)量車輪半徑車輪轉(zhuǎn)動慣量制動器制動因數(shù)重力加速度15000.3m4.5219.8m/其中不帶模糊控制器和帶模糊控制器的系統(tǒng)仿真模型分別如下所示：圖3-8 不帶模糊控制器的系統(tǒng)仿真模型圖3-9 帶模糊控制器的系統(tǒng)仿真模型 下面我們采取兩種制動工況，分別對系統(tǒng)進(jìn)行制動仿真分析。制動工況1：汽車制

52、動初速度為30m/s,高附著系數(shù)路面（干混凝土路面，sc=0.2, =0.9）。表3-3 制動工況1下的仿真數(shù)據(jù)制動工況1制動時(shí)間制動距離車輪抱死時(shí)刻不帶模糊控制器4.75s80.77m第1.5s帶模糊控制器3.72s60.59m無(1) 車體(實(shí)線)和車輪(虛線)速度曲線(2) 車輪滑移率曲線(3) 制動距離曲線（80.77m） 圖3-10 不帶模糊控制器的系統(tǒng)仿真曲線 （1）車體(實(shí)線)和車輪(虛線)速度曲線（2）車輪滑移率曲線(3) 制動距離曲線（60.59m）圖3-11 帶模糊控制器的系統(tǒng)仿真曲線在制動工況1下，對裝有模糊控制器的車輛和未裝模糊控制器的車輛的制動效果進(jìn)行了仿真對比(如圖3-10，3-11，表3-3)。從仿真結(jié)果中可以看出：在整個