基于滑移率的车辆线控制动系统ABS控制研究

摘要

安全、节能和环保是现代汽车技术发展的主要方向。线控制动(BBW)系统较之传统制动系统具有制动响应速度快、车辆稳定性好以及便于制动力分配等优点,是未来制动系统的发展方向。防抱死制动系统(ABS)对于提高汽车行驶的主动安全性、经济性及避免发生交通事故具有重要意义。目前车用ABS多是采用逻辑门限控制方法,而结合车辆动力学的最佳ABS控制应是以车轮滑移率为目标的ABS系统。此外,传统车辆的液压制动环境也逐渐成为车辆制动性能提升的制约因素。为了改进传统ABS系统的局限性,进一步提高车辆制动系统的性能,本文在综述国内外相关文献的基础上,对基于滑移率的线控制动系统的防抱死制动功能进行了关键技术的分析和实现方法的研究。主要包括以下几个方面:
　　 详细阐述了线控制动系统的工作原理和结构,对线控制动系统进行了车辆动力学分析,并建立了线控制动系统各主要部件的数学模型。为研究线控制动系统的防抱死制动功能打下基础。
　　 构造了ABS最佳滑移率辨识系统。通过对制动时车辆的运动状态进行理论分析指出了实现最佳ABS制动的理想制动过程;结合非参数估计方法局部多项式拟合和轮胎模型,在最小二乘准则下构造了线控制动的最佳滑移率辨识系统。辨识结果说明了所设计的辨识系统的有效性和良好的辨识精度。
　　 设计了基于滑移率的ABS滑模控制器。滑模控制是一种非线性控制策略,对不确定性与干扰具有强的鲁棒性,是非线性的车辆制动过程提高制动效能的重要方法。本文因此设计了线控制动系统ABS的滑模控制器,并对滑模控制中的抖振现象采取了有效的削弱措施。
　　 对基于滑移率的线控制动系统ABS滑模控制策略进行了仿真研究。为了检验所设计的控制器,本文在Matlab/Simulink环境下搭建了1/4车辆系统的线控制动系统ABS滑模控制仿真模型,并在不同路面条件下进行了仿真研究。通过与PID控制器及基于固定滑移率制动控制作比较,可以得出本文所设计的滑模控制器性能更为优越的结论。
　　 通过硬件在环实验验证了基于滑移率的线控制动系统ABS滑模控制算法的可行性和实时性。本文在以TMS320F2812为核心的数字信号处理器(DSP)评估板上进行了算法的硬件在环实验。由于软件开发中使用了Q格式和面向对象的模块化设计,使得所开发的控制算法程序易于理解,方便修改。对照仿真研究进行的验证实验结果,说明了所设计的基于滑移率的线控制动系统ABS滑模控制的有效性和可行性。
　　 最后,对全文进行了总结,并指出了今后需要进一步开展的工作。