制动系统建模、仿真及ABS控制器设计(DOC)

1、TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 .动力学建模-1- HYPERLINK l bookmark4 .分段线性的轮胎模型-1- HYPERLINK l bookmark10 .控制算法-2- HYPERLINK l bookmark12 .仿真流程及参数输入-2- HYPERLINK l bookmark14 .实例分析-3- HYPERLINK l bookmark16 .MATLAB仿真过程-3-逻辑门限值控制器-3-模糊控制器-7-模糊控制器设计-7-模糊控制matlab仿真过程-8-PID控制器-12 -.实例分析单轮制动动力模型参数由表1给出。设式

2、图2定义的路面附着系数分别为出=0.8,3口0.6以门限值控制算法设计ABS控制器，使车轮滑移率Sb保持在最优值（Sopt附近），这里令Smin=0.18,Smax=0.22。口根据表1给出的模型参数及附着系数，按照图3所示的控制流程采用m语言编制仿真程序。需要指出的是，表1给出的制动系统控制参数仅作为参考，系统设计过程中可根据需要适当调整，已获得满意的结果。D表1口口单轮ABS制动力学模型参数口参数符号单位数值车轮质量mkg300车轮动力半径rdm0.25车轮转动惯量IwkgIm212初始车速wom/s30初始角速度0rad/s120初始制动力矩Tbonim600制动油压增长率kiNm/s4

3、500制动油压减小率kdNm/s5000采样时间Tss0.05.MATLAB仿真过程逻辑门限值控制器Matlab代码如下：clearclc%输入初始参数m=300;%车轮质量rd=0.25;%车轮动力半径Iw=12;%车轮转动惯量u0=30;%初始车速w0=120；%初始角速度Tb0=600;%初始制动力矩ki=4500;%制动油压增长率kd=5000;%制动油压减少率dt=0.05;%采样时间u(1)=u0;%设置车速数组变量w(1)=w0;%设置轮速数组变量Tb(1)=Tb0；%设置制动压力数组变量s(1)=0；%设置滑移率数组变量Fxb(1)=0;%设置地面制动力数组变量%滑移率逻辑门控

4、制i=1；while(u(i)0)逻辑门控制s(i+1)=(u(i)-w(i)*rd)/u(i);ifs(i+1)0.2mu=4*s(i+1);elsemu=0.85-0.25*s(i+1);endFxb(i+1)=m*9.8*mu;ifs(i+1)0.22Tb(i+1)=Tb(i)-kd*dt;elseTb(i+1)=Tb(i);enddw=(Fxb(i+1)*rd-Tb(i+1)du=-Fxb(i+1)/m;u(i+1)=u(i)+du*dt;w(i+1)=w(i)+dw*dt;i=i+1;endt=0:dt:(i-1)*dt;plot(t,uw*rd)figure()%计算滑移率%计算纵

5、向附着系数%计算地面制动力%与滑移率门限值比较，确定制动力矩%计算车轮角加速度%计算车身加速度%计算下一时刻车速%计算下一时刻轮速plot(t,Fxb,t,Tb)figure()plot(t,s)运行结果如下：1)制动器制动力矩与地面制动力随时间变化曲线力动制时间制动力变化曲线力动制时间制动力变化曲线2)滑移率随时间变化曲线滑移率变化曲线3）车速与轮速随时间变化曲线V二速车轮速71X.A度速车速与轮速变化曲线时间可以看出：基于滑移率的逻辑门限值控制器，可以限制滑移率在给定的最佳滑移率附近波动，汽车完全停止时，车速为零，滑移率趋于无穷大，所以在仿真时间最后一段，滑移率有较大波动。制动器制动力矩在

6、滑移率控制器的控制下，可以完成增压、保压、减压动作，防止车轮过早抱死，减小制动距离。模糊控制器模糊控制器设计1）输入量模糊化为简化，仅选取滑移率偏差e作为输入量，当最佳滑移率选为0.2时，滑移率偏差范围为-0.2,0.8】，经过适当变化，使e的变化范围为【-6,6】，以便于控制。为简化，仅选取三个语义词【N，Z，P】，即正、零、负。分别定义各自的隶属度函数，进行模糊化，如下图：2）输出量反模糊化选取制动器制动力矩改变量为输出量，取值范围设定为1-1,+1。同样，为简化，选取三个语义词【I，K，D，即增压、保压、减压。并定义相应隶属度函数，如下图：3）模糊规则由于仅有一个输入量，且仅选取三个语义

7、词，只需定义三条模糊规则，如下图:r(eis中ten(Tb-l)U)P(eisZ)Ihen(Tb讴K卜K(eisP)ttieafibisDi(1)4）控制曲线观察制动器制动力矩改变量与滑移率偏差的关系6.2.2模糊控制matlab仿真过程程序如下：clearclc%输入初始参数m=300;%车轮质量rd=0.25;%车轮动力半径Iw=12;%车轮转动惯量u0=30;%初始车速w0=120;%初始角速度Tb0=600;%初始制动力矩ki=4500;%制动油压增长率kd=5000;%制动油压减少率dt=0.05;%采样时间u(1)=u0;%设置车速数组变量w(1)=w0;%设置轮速数组变量Tb(1)=Tb0;%设置制动压力数组变量s(1)=0；%设置滑移率数组变量Fxb(1)=0;%设置地面制动力数组变量dtp(1)=0;%模糊控制%设置地面制动力变化量数组变量i=1；while(u(i)0)模糊控制器模糊控制器s(i+1)=(u(i)-w(i)*rd)/u(i);ifs(i+1)0)s(i+1)=(u(i)-w(i)*rd)/u(i);ifs(i+1)200%break;%endend%绘图t=0:dt:(i-1)*dt;plot(t,uw*rd)figure()plo