汽车防抱死制动系统PID控制算法仿真研究

摘要

随着科学技术和汽车的普及发展,让人对汽车制动性能提出了更高的要求,防抱死制动系统可自动调整汽车制动力的大小,防止汽车车轮锁死,得到最好的制动效果,并且确保车辆的操纵稳定性。目前来看,在 ABS的实际产品中,很多采用的是逻辑门限值的控制策略,但是其门限值的获得是通过大量实验得到的。在控制过程中,以车辆的减速度和滑移率为阈值,控制过程是基于未知量计算的,一般计算车轮轮速,根据估计值来进行车辆控制,其结果通常和实际效果有控制偏差,对控制结果有很大影响。
　　本文介绍了ABS技术的发展,汽车防抱制动系统的组成和它的工作原理,其中重点放在逻辑门限控制和PID控制。分析了汽车仿真制动过程中各参数对制动性能的影响以及它的评价指标,介绍了汽车制动系统的PID控制逻辑算法,建立了汽车 ABS单轮仿真模型。分别采用了以逻辑门限值为控制的汽车ABS单轮仿真模型和以车轮滑移率为控制对象的PID控制算法单轮仿真模型,并通过两种不同仿真模型在不同附着系数路面进行比较,得到采用逻辑门限控制仿真模型时车辆角速度、滑移率、制动距离和时间关系的曲线图并和相应的PID算法所得到的车辆角速度、滑移率、制动距离和时间关系的曲线图进行比较,通过两种不同控制算法曲线比较,对 PID调节器的有效性进行了验证。最后给出了实验的仿真结果,通过对高附着系数路面与低附着系数路面仿真结果的分析,验证了PID控制算法对于控制汽车滑移率的有效性。

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引言

第一章 ABS的简介

1.1 ABS技术的发展和应用现状

1.2 汽车ABS的组成

1.2.1 轮速传感器

1.2.2 制动压力调节器

1.2.3 电子控制单元（ABS ECU）

1.3 ABS的工作原理

1.4 ABS的控制策略

第二章 汽车PID控制算法与制动系统设计要求

2.1 PID控制算法介绍及其原理

2.1.1 P(比例)控制

2.1.2 I（积分）控制

2.1.3 D（微分）控制

2.1.3 PD（比例-微分）控制器

2.1.4 PI（比例-积分）控制器

2.2 仿真制动过程中各参数对制动性能的影响

2.2.1 仿真参数的确定

2.2.2 制动时的初速度对于制动性能的影响

2.2.3 路面附着条件对制动性能的影响

2.2.4 制动力对制动性能的影响

2.3 制动系统设计要求及评价指标

2.3.1 制动系统设计要求

2.3.2 制动系统的评价指标

第三章 汽车制动系统仿真

3.1 Matlab/ Simulink仿真软件简介

3.2 仿真主程序框图

3.3 汽车轮胎模型建立

3.4 汽车单轮ABS仿真模型

3.4.1 PID控制的ABS仿真模型

3.4.2 PID控制模型

3.4.3 制动力控制模块

3.4.4 滑移率控制模块

3.5 逻辑门限控制的ABS仿真模型

第四章 仿真结果分析

4.1 仿真试验

4.2 结果分析

全文总结与研究展望

参考文献

致谢