基于车轮滑移率的ABS控制算法研究

摘要

作为汽车主动安全装置的典型代表，防抱死制动系统(ABS)的主要目标是防止紧急制动时车轮抱死，保持车辆制动时方向的稳定性和可操纵性，缩短制动距离，使制动器的效能得到充分发挥。 本文在总结前人工作的基础上，主要侧重于汽车ABS控制算法的理论研究。文章首先介绍了目前常用的ABS控制方法，包括逻辑门限值控制方法和基于滑移率的控制方法，并分析了各自的优缺点。由于ABS是一个时变非线性系统，而滑模变结构控制对系统不确定性及外部干扰具有良好的白适应性，因此本文在建立ABS动力学系统模型(包括车辆动力学模型、轮胎模型、液压系统模型和制动器模型)的基础上将滑模变结构控制引入ABS控制系统中，并针对滑模控制的缺点设计了一个带有扰动观测器的无抖振滑模控制器应用于ABS，通过使用扰动观测器对系统模型的不确定因素进行补偿，并设计了光滑的控制规律来消除滑模控制固有的抖振现象。此外，针对防抱死制动系统研究中存在的最佳滑移率寻优及参考车速估算等关键问题，本文采用的自寻优控制算法可以实现在不需要路面辨识的情况下对车轮滑移率在线寻优，另外利用减速度信号，结合已有的车轮轮速对参考车速进行在线计算，使问题得到有效解决。 实际ABS系统开发是一项综合性的课题，限于试验条件，本文仅仅对ABS进行了仿真研究，验证所提算法的可行性，结果表明该控制方法可以获得良好的控制性能。

目录

文摘

英文文摘

学位论文版权使用授权书及独创性声明

第一章绪论

1.1ABS研究的目的和意义

1.2ABS的发展状况及趋势

1.2.1国内外ABS系统发展状况概述

1.2.2ABS发展趋势

1.3本文研究的构思和主要内容

第二章ABS的基本原理及控制方法概述

2.1ABS的理论基础

2.1.1轮胎—路面附着特性

2.1.2滑移率与附着系数的关系

2.2ABS的基本结构和工作原理

2.2.1ABS的基本结构

2.2.2ABS的工作原理

2.3ABS主要控制方法

2.3.1逻辑门限值控制

2.3.2基于滑移率的控制

2.4本章小结

第三章汽车ABS系统建模

3.1车辆动力学模型

3.2轮胎模型

3.2.1纯制动单—工况下纵向力学特性

3.2.2纯转向单—工况下横向力学特性

3.2.3制动转向联合工况下力学特性

3.3液压系统模型

3.4制动器模型

3.5本章小结

第四章防抱死制动系统的关键问题

4.1ABS最佳滑移率寻优

4.1.1自寻优算法概述

4.1.2滑模极值寻优控制的基本原理

4.1.3ABS滑移率寻优

4.2参考车速的估算

4.3本章小结

第五章无抖振滑模控制在汽车ABS中的应用

5.1ABS的滑模变结构控制

5.1.1非线性系统的滑模变结构控制

5.1.2基于滑移率的ABS滑模控制器设计

5.2ABS滑模控制的抖振问题

5.3扰动观测器设计

5.4系统仿真与结果分析

5.4.1ABS的仿真模型

5.4.2仿真结果分析

5.5本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录：攻读硕士学位期间发表的论文