四轮驱动汽车驱动防滑控制算法分析与仿真研究

摘要

驱动防滑控制系统ASR(Acceleration Slip Regulation)是通过控制车辆的驱动轮，防止驱动轮在汽车起动、加速和爬坡时过度滑转，使车轮能够充分利用地面提供的附着力，提高车辆的稳定性能。国外对ASR系统的研究起步较早，技术已经相当成熟;但由于国内对于ASR的研究起步较晚，目前主要依靠进口国外产品。因此开展这方面的研究对于掌握自主知识产权、打破国外技术垄断具有非常重要的意义。
　　本文首先在分析了影响汽车驱动防滑的几个主要因素的基础上，建立了包括汽车的发动机模型、制动系统模型、传动系统模型、轮胎模型的整车模型。其次对驱动防滑控制系统的基本方法和原理展开相关分析，分析了路面附着系数、车轮滑转率及行驶路况对汽车驱动防滑的影响。然后基于模糊理论确定了估算路面的附着系数和最佳车轮滑转率的方法，设计了模糊PID和PID控制器，选取发动机输出扭矩和制动力矩作为系统的控制参数。采用MATLAB/Simulink软件搭建汽车整车模型，并对该模型进行了三种路况下汽车驱动防滑控制算法的仿真分析与验证。
　　针对汽车在行驶过程中非线性、时变的特性，本文采用了鲁棒性较好的模糊PID控制和PID控制方法，基于这两种方法的控制原理，在MATLAB/Simulink平台中建立了模糊PID控制器和PID控制器，并利用该平台将搭建的汽车整车模型和控制器模型，并均一、分离、对接路面工况下进行仿真，仿真结果表明:(1)基于模糊理论的路面识别方法能够准确的识别路面状况，使车轮滑转率控制在最优车轮滑转率附近，抑制了驱动车轮滑转。(2)模糊PID控制和PID控制方法都能够取得良好的驱动防滑控制效果，但模糊PID相对于PID具有更好的适应性与鲁棒性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的背景及意义

1．2 驱动防滑系统的研究历程

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 四轮驱动汽车的驱动防滑控制

1．3．1 四轮驱动原理

1．3．2 四轮驱动汽车的驱动防滑

1．4 路面识别技术的发展概述

1．4．1 国外ASR路面识别技术的发展

1．4．2 国内ASR路面识别技术的发展

1．5 本文的主要研究内容

第2章 驱动防滑的基本原理及整车模型的建立

2．1 驱动防滑的基本原理及基本结构

2．2 汽车动力学模型

2．2．1 整车动力学模型

2．2．2 发动机模型

2．2．3 轮胎模型

2．2．4 传动系统模型

2．2．5 制动系统模型

2．3 本章小结

第3章 ASR的控制策略与路面识别方法的确定

3．1 驱动防滑控制系统控制策略

3．1．1 发动机输出力矩控制

3．1．2 驱动轮制动力矩控制

3．1．4 电控悬架车轮载荷调配控制

3．1．5 离合器或变速箱控制

3．2 发动机输出转矩与制动力矩的控制原则

3．2．1 起步及加速初期的控制

3．2．2 中速行驶工况的控制

3．2．3 高速行驶工况的控制

3．3 路面识别方法的确定

3．3．1 基于模糊理论的路面识别的原理

3．3．2 各驱动轮滑转率和路面利用附着系数的计算

3．3．3 标准曲线的获得

3．3．4 路面识别模糊控制器的设计

3．4 本章小结

第4章 驱动防滑控制器的设计

4．1 几种常见的驱动防滑控制算法介绍

4．2 PID控制算法

4．2．1 模拟PID控制算法

4．2．2 数字PID控制算法

4．3 模糊PID控制算法

4．3．1 ASR模糊控制的原理

4．3．2 模糊PID控制器的设计

4．4 本章小结

第5章 驱动防滑控制算法的仿真与分析

5．1 MATLAB／SIMULINK仿真软件的介绍

5．2 SIMULINK仿真模型的建立

5．2．1 发动机仿真模型

5．2．2 轮胎仿真模型

5．2．3 传动系统模块

5．2．4 制动系统模块

5．2．5 滑转率控制模块

5．2．6 最佳滑转率识别模块

5．2．7 整车模型

5．3 仿真结果与分析

5．3．1 均一低附着路面ASR控制算法仿真

5．3．2 分离路面ASR控制算法仿真

5．3．3 对接路面ASR控制算法仿真

5．3．4 控制算法仿真总结

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 全文总结

6．2 后续研究及工作展望

参考文献

致谢