汽车防滑控制不同控制策略车辆abs 门阈值模糊pid

1、内容简介

略
507-可以交流、咨询、答疑

2、内容说明

汽车制动系统是十分重要的设备。当汽车在行驶过程中遇到意外情况时，制动系统立即起动

液压、电子等机构，将汽车迅速制动。由于汽车刹车时，轮胎摩擦存在较强的非线性，制动时间往往存在一定的滞后; 另外使用传统方法进行制动时，如果发生车轮抱死等意外情况，制动系统很难及时作出反应。

汽车防抱死制动系统( ABS) 是一种先进的控制技术。制动时，车轮不会抱死，还能保持良好的

附着力和转向性能，具有较好的制动稳定性。通过调节 ABS 的系统参数，可以有效提高制动性能。目前 ABS 的主要控制方法有: ①逻辑门限值控制; ②最优控制; ③模糊控制; ④滑模变结构控

制等等。其中逻辑门限值控制方法中的门限值需要通过大量试验来确定，控制性能不稳定; 最优控

制法的控制质量主要取决于模型的精确程度; 模糊控制方法主要基于知识和经验的积累，建立控

制规则比较困难; 滑模变结构控制具有较好的鲁棒性，能较好地解决非线性问题。因此，本文采用

这种变结构的控制系统，既大幅度降低了刹车距离，又通过优化安全系数，提高了车辆的安全性

能，降低了车轮的危险性，有效抑制了制动过程中出现的抖动现象，取得良好的制动效果。

汽车制动通常分为 3 个阶段: 第 1 阶段属于

稳态过程，汽车速度基本不变，制动系统实际还没有起作用，即制动的反应滞后; 第 2 阶段是一个过渡过程，制动系统开始起作用，制动力不断增大，车轮开始边滚边滑，直至最后被抱死，这一过程决定着汽车的制动性能和系统稳定性; 第 3 阶段为车轮从抱死拖滑至汽车停止这一过程，此时制动力基本不变。

汽车在紧急制动时，车轮的运动状态主要受制于车轮与路面的摩擦系数。制动时如果前车轮被抱死，摩擦系数降低，汽车容易失去抵抗侧向运动的能力; 如果后轮被抱死，制动时方向稳定性

变差，汽车容易出现侧滑等现象。

ABS 汽车制动液压系统原理如图 1 所示，系统通过安装在车轮、车身上的各速度传感器采集

相应的转速信号，再通过电子控制模块( ECU) 计算汽车减速度及车轮的滑移率; 通过控制增压阀、减压阀等液压单元，实时调节制动压力; 在紧急制动时，只要发现前车轮或后车轮被抱死，ECU 立即发出指令，控制压力调节器和电动泵的转速，使车轮能够转动; 即使在ABS不起作用时，制动系

统仍可调节后轮制动力，保证后轮不会比前轮先抱死［1］。在汽车制动时，ABS 通过控制车轮的运动状态，使车轮的滑移率保持在 15% ～ 20% ，这样可使制动时纵向附着力和制动力最大，从而缩短制动距离; 同时由于制动时横向附着系数较大，使制动系统保持一定的横向附着力，从而克服了侧滑情况的发生，使汽车具有良好的转向能力。

3、仿真分析

clear
clc
close all
load t1_1.mat
load t2_1.mat
load t3_1.mat
load t1.mat
load t4_1.matload y4_1.mat
load y1_1.mat
load y2_1.mat
load y3_1.mat
load y1.mat% 滑移率相关结果
figure
plot(t4_1,y4_1(:,1),t1_1,y1_1(:,1),t2_1,y2_1(:,1),t3_1,y3_1(:,1),t1,y1(:,1), 'linewidth',2)
xlabel 时间/s
ylabel 滑移率
title('滑移率')
legend('ADRC', '无abs', '门阈值abs', '模糊pid abs', '滑膜控制')% 速度相关结果
figure
plot(t4_1,y4_1(:,2),t1_1,y1_1(:,2),t2_1,y2_1(:,2),t3_1,y3_1(:,2),t1,y1(:,2), 'linewidth',2)
xlabel 时间/s
ylabel 速度/m/s
title('速度')
legend('ADRC', '无abs', '门阈值abs', '模糊pid abs', '滑膜控制')% 制动距离相关结果
figure
plot(t4_1,y4_1(:,3),t1_1,y1_1(:,3),t2_1,y2_1(:,3),t3_1,y3_1(:,3),t1,y1(:,3), 'linewidth',2)
xlabel 时间/s
ylabel 制动距离
title('制动距离')
legend('ADRC', '无abs', '门阈值abs', '模糊pid abs', '滑膜控制')
% 加速度相关结果
figure
plot(t4_1,y4_1(:,4),t1_1,y1_1(:,4),t2_1,y2_1(:,4),t3_1,y3_1(:,4),t1,y1(:,4), 'linewidth',2)
xlabel 时间/s
ylabel 加速度/m/s^2
title('加速度')
legend('ADRC', '无abs', '门阈值abs', '模糊pid abs', '滑膜控制')

4、参考论文

略
基于滑模变结构的ABS制动系统设计_曹勇 (1)

汽车防滑刹车系统滑模变结构控制器设计_袁跃

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