ABS的simulink仿真分析详细步骤

1、基于Matlab/Simulink的汽车ABS建模与仿真一、汽车制动时滑移率与附着系数的关系汽车制动时，随着制动强度的不断增加，车轮滚动的成分会越来越少，同时车轮滑动的成分将越来越多。一般用滑移率入来说明制动过程中滑动成分的多少滑移率的定义是: :100%式中，V V 为车轮中心的速度；r r 为车轮的滚动半径；3为车轮的角速度。在纯滚动时，车速 v=v=3r r，滑移率入=0=0 ; ;在纯滑动时，车轮的角速度3=0=0,滑移率入=100%=100% ; ;在车轮边滑边滚时，0v0v XI00%XI00%。所以，滑移率的大小反映了车轮运动过程中滑动成分所占得比例。滑移率越大，则车轮运动过程中

2、滑动的成分越多。附着系数与滑移率的关系曲线如图1 1 所示: :根据制动时附着系数与滑移率的关系曲线可知，当把车轮滑移率的值控制在最佳滑图 1 滑移率与附着系数的关系移率 20%20%付近时，汽车将能够获得最好的制动效能同时还拥有较好的方附着系数的数值主要取决于道路的材料、路面的状况、轮胎的结构、胎面花纹、材料以及车速等因素。因此对于不同的路面来说，附着系数与滑移率的关系是不同的。图 2 2是不同路面的附着系数与滑移率的关系水泥（干）沥吉（干） 、沥舌（湿）/、 (2XA77AA -S（松）020406080100A滑移率图 2 不同路面的附着系数与滑移率的关系路面峰值附着系数滑动附着系数沥青

3、或混凝土（干）0.8-0.90.8-0.90.750.75沥青（湿）0.50.5 0.70.70.450.45 0.60.6混凝土（湿）0.80.80.70.7砾石0.60.60.550.55向稳定性。土路（干）0.680.680.650.65土路（湿）0.550.550.40.4 0.50.5雪（压紧）0.20.20.150.15冰0.10.10.070.07表 1 各种路面上的平均附着系数二、汽车ABS原理汽车 ABSABS 作为一种主动安全装置，它可以通过调节车轮制动压力将汽车前后车轮的滑移率控制在最佳滑移率附近，使汽车在获得最大地面制动力的同时拥有良好的方向稳定性。1 1、汽车 ABS

4、ABS 的控制原理在常见的 ABSABS 系统中，每个车轮上各安装一个转速传感器，将有关各车轮 转速的信号输入电子控制装置 ECUECU。电子控制装置 ECUECU 根据各车轮转速传感 器输入的信号对各 个车轮的运动状态进行监测和判定，并形成相应的控制指令。制动压力调节装置主要由HCUHCU 组合阀、电动泵和储液罐等组成一个独立的整体，通过制动管路与制动主缸和各制动轮缸相连。 制动压力调节装置受电子控制 装置（ECUECU 的控制，对各制动轮缸的制动压 力进行调节。图2 2为 ABSABS 的控制 原理。图 2 ABS 控制原理rcuJ 制动助力諾；;S（絵速传怨春的#址到丰轮分泉的澈压右歸轮

5、三、汽车ABS的数学模型汽车制动系统数学模型主要包括汽车动力学模型、轮胎模型和制动器模型1 1、汽车动力学模型由于汽车动力学模型建立是个复杂的过程，故本文采用单轮模型建立汽车动力学模型。简化的单轮模型如图 3 3。1 轮由图可得到车辆的动力方程: :车辆运动方程mvmvFdtdt车轮运动方程: :d dFRFR l lb(2)dtdt车辆纵向摩擦力: :式中，m m 为 1/41/4 整车质量（kgkg ） ; ; F F 为地面制动力（N N ） ; ; R R 为车轮半径（m）；I I 为车轮转动惯量（kg?mkg?m）；T Tb为制动力矩（N?mN?m，m m ； v v 为车身速度（m

6、/sm/s ）;3为车轮角速度（radrad s s ） ; ; N N 为地面对车轮的法向反作用力（N N ）;卩为地面摩 擦系数。2 2、汽车轮胎模型汽车轮胎模型反映了车轮和地面附着系数与滑移率之间的关系。常用的轮胎模型有双线性模型、魔术公式模型等。但由于试验条件的限制，本文采用双线性模型，把附着系数一滑移率曲线简化为两段直线。如图6 6 所示图 6 附着系数一滑移率双线性曲线其计算公式为1n020406080100Ug式中，卩为纵向附着系数；h为峰值附着系数；g为滑移率为 100%100%勺附着系数；c为最佳滑移率；为滑移率 3 3、汽车制动器模型 汽车制动器模型指制动器力矩与制动系气液

7、压力之间的关系模型。根据相关资料，制动系统压力的形成与液压回路、比例阀有关，建立模型如下：TbKfP（ 5 5）式中，T Tb为制动器制动力矩（N?mN?m ； K Kf为制动器制动系数（N?m/kPaN?m/kPa）; P P 为制动器气液压力（kPakPa）。由于制动器中各机械部件存在间隙和摩擦，导致了制动器滞后等强非线性动 态特性滞后系统模型如下：，100100G G（s s）（6 6）TB?STB?S 1 1四、汽车ABS的Simulink模型轮速仿真模型: :车速仿真模型滑移率模型:采用 Matlab/Matlab/ SimulinkSimulink图形化建模工具建立计算机仿真模型，

8、将建立起来 的汽车动力学模型、轮和车速模型以及制动器模型连接成闭环仿真系统。最终得到的仿真模型如图 7 7所示。图 7 汽车 ABS 制动系统仿真模型其中轮速计算子模块包含了制动器模型和控制模型。以踏板制动力为输入，控制器根据最佳滑移率和实际滑移率控制输出制动器制动力矩，最终输出车轮线 速度。汽Slpt弋三匹一9-dehra S-kp车动力学模型以附着系数为输入，以车身速度和制动距离为输出。最后将车轮线速度、车身速度和制动距离输入到滑移率计算模块，计算获得实际滑移率。本文所米用的汽车参数模型如表 1 1 所示。表 2 单轮模型车辆参数名称与符号数值汽车整备质量M50制动初速度v60/3.6车轮

9、转动惯量10.45车轮有效半径R0.38重力加速度g9.8制动器制动系数 K Kf1最大自动压力 PBmaxPBmax1500TBTB0.015 5 仿真结果分析根据车辆参数进行仿真，最佳滑移率设置为0.20.2，得到的仿真图形如下图 8 车身和车轮速度变化曲线由上图可看出，ABSABS 可控制轮速不致于过低（滑移）而略低于车速，这样滑移率。由上图可以看出，经 ABSABS 控制的轮胎滑移率可保持在 0.20.2 附近，在这个范 围内可获得较大的纵向附着系数和侧向附着系数，从而获得较高的制动稳定性和 转向稳定性。17.36Display图 10 制动距离:为了便于分析，进行了没有 ABSABS 的制动过程仿真，所得结果如下可获得较的图 9 滑移率变化曲线图 11 车身和车轮速度变化曲线（不带 ABS）图 12 滑移率变化曲线（不带 ABS）2072Display图 13 制动距离（不带 ABS）根据仿真结果可知，当有 ABSABS 的汽车以初速度 V0=60/3.6V0=60/3.6 进行制动时，制 动距离为17.91