基于自寻最优的汽车防抱死制动系统控制方法研究

摘要

汽车防抱死制动控制系统(简称ABS)是改善汽车主动安全性的重要装置,在汽车日益高速化的今天,它的应用日益广泛.ABS控制方法是ABS的核心技术,掌握控制方法的设计和匹配,对于自主开发ABS和进一步丌展汽车主动安全性理论和技术研究有着重要的现实意义.论文在陕西省科技攻关计划项目《具有自主知识产权的车用防抱死刹车系统(ABS)控制器的研发》的支持下,对汽车防抱死制动系统控制方法进行了系统而深入的研究,提出了基于自寻最优的防抱死制动系统控制策略.主要研究内容包括:1.在详细阐述汽车防抱死制动系统控制机理的基础上,对当今国内外使用的主要ABS控制方法进行了讨论和分析,比较了各自防抱死控制性能的优劣.其中重点介绍了四相控制法,并且详细推导证明了三个基本公式.2.根据自寻优控制理论连续理解和连续测量的原理,采用步进搜索和步进探测的方法,将其应用到汽车防抱死制动系统中,提出了自寻优防抱死制动控制策略.3.分别建立了基于四相法与自寻优控制法的2自由度单轮、3自由度双轮和7自由度四轮车体仿真模型.对四相法与自寻优ABS控制法进行了详细的对比仿真试验,讨论了自寻最优控制在ABS中的应用效果,为进一步将自寻优控制应用于实际的ABS控制器奠定了基础..通过仿真试验可以看出:在各种路面上,汽车在安装了自寻优防抱制动装置后,在车速、轮速接近为0时才抱死,这对提高汽车制动时的操纵稳定性特别有利,显示了自寻优避免车轮抱死的能力;滑移率的值基本上一直接近并且围绕着与路面附着系数相对应的滑移率上下变化,说明了该系统充分利用了路面性能,基本上保持了较大的附着力制动,制动性能较好;制动力随着路面条件的变化而相应做出调整,实现了路面自动识别的功能.总之,研究结果证明了自寻优控制用于防抱死刹车系统的可行性,自寻优ABS系统是一种简单、方便、具有较好操纵性、制动性和较好适应性的系统.这不仅具有理论意义,而且还具有实用价值.我们将继续开展进一步的研究工作.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1汽车防抱死制动系统概述

1.1.1汽车防抱死制动系统的发展

1.1.2 ABS系统的优点及种类

1.1.3世界各大公司的ABS装置

§1.2论文研究的背景与意义

§1.3论文研究的主要内容

第二章ABS系统工作原理和运动分析

§2.1 ABS系统工作原理介绍

§2.2 ABS装置的基本组成

2.2.1车轮转速传感器

2.2.2电子控制单元(ECU)

2.2.3制动压力调节器

§2.3汽车制动时的运动分析

2.3.1汽车制动时的受力分析

2.3.2载荷转移

2.3.3滑移率

2.3.4减速度和加速度

第三章ABS控制策略分析及系统建模

§3.1常用ABS控制策略分析

3.1.1逻辑门限值控制

3.1.2滑模变结构控制

3.1.3增益调度PID控制

3.1.4模糊控制

3.1.5ABS耗散功率控制方法

§3.2四项ABS控制方法分析

3.2.1概述

3.2.2基础公式证明及门限值选择

3.2.3控制流程

§3.3车辆动力学系统建模

3.3.1单轮车辆模型

3.3.2轮胎模型

3.3.3制动器模型

3.3.4双轮车辆模型

3.3.5整车模型

第四章自寻最优ABS控制策略的研究

§4.1自寻最优控制理论阐述

4.1.1自寻最优控制理论的产生及原理

4.1.2自寻最优控制的特点

4.1.3自寻最优控制应用的必要条件

§4.2自寻最优ABS控制策略

§4.3单轮自寻优与四相法ABS控制仿真研究

4.3.1单轮四相控制法仿真

4.3.2单轮自寻优ABS控制方法仿真

4.3.3研究小结

§4.4双轮自寻优与四相法ABS控制仿真研究

4.4.1双轮四相控制法仿真

4.4.2双轮自寻优控制方法仿真

4.4.3研究小结

§4.5整车自寻优ABS控制仿真研究

4.5.1控制通道及控制原则

4.5.2控制系统仿真模型及仿真试验

4.5.3研究小结

第五章总结与展望

§5.1论文研究工作总结

§5.2汽车防抱死制动系统的发展展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文

西北工业大学学位论文知识产权声明书及西北工业大学学位论文原创性声明