ABS系统的Simulink仿真

ABS系统的Simulink仿真
一、搭建ABS的simulink模型
根据汽车ABS 的数学模型在MATLAB的simulink中搭建ABS的simulink模型。
1.1搭建PID模型
在模块库中分别拖出“Gain”、“Integrator”、“Derivative”以及“Add”这四种模块，按图1所示搭建好PID的模型图，搭建选中所有模块，再用快捷键“Ctrl+G”将结构图封装成PID控制器，其结果如图2所示。

图1

图2
1.2搭建轮速仿真模型
在模块库中分别拖出“Transfer Fcn”、“Integrator Limited”、“Gain”以及“Sum”这四种模块，按图3所示搭好轮速仿真模型并修改Block name。

图3
将hydraulic lag中的参数设置为如图4所示，制动压力brake presure中的参数设置为如图5所示，车轮角速度w中的参数设置为如图6所示，其余模块的参数按照单轮模型车辆设置。

图4

图5

图6
1.3搭建车速仿真模型
在模块库中分别拖出“Integrator Limited”、“Gain”这两种模块，按图7所示搭好车速仿真模型并修改Block name。

图7
将图7模块v中的参数设置为如图8所示，其余模块的参数按照单轮模型车辆设置，但要注意的是我们分析的是1/4个整车模型，所以仿真中车辆的质量应为整车质量的1/4。

图8
1.4搭建滑移率模型
在模块库中分别拖出“Lookup Tables”、“MATLAB Fcn”以及“Scope”这三种模块，按图9所示搭好滑移率模型并修改Block name。

图9
双击Relative Slip设置参数如图10所示，再双击slip-mu，让后设置滑移率-附着系数的变化曲线如图11、图12所示。

图10

图11

图12
1.5ABS模型
最终的ABS模型如图13所示。

图13
二、调整控制器参数，分析仿真结果
根据车辆参数进行仿真，最佳滑移率设置为0.2，PID参数设置为Kp=1、Ki=1、Kd=1。
2.1 设置比例模块control参数为1
当比例模块control参数为1，即开启PID反馈控制器，此时得到的车身和车轮速度仿真结果如图14、15所示，滑移率控制效果比较明显，刹车距离为15.79m。

图14

图15
2.1 设置比例模块control参数为0
当比例模块control参数为0，即关闭PID反馈控制器，此时ABS系统失效，得到的车身和车轮速度仿真结果如图16、17所示，滑移率控制效果并不理想，滑移率控制效果刹车距离为20.47m。

图16

图17
三、结果分析
根据仿真结果可知，当含有ABS系统的汽车以初速度V0=60/3.6进行制动时，制动距离为 15.79m，在制动过程中，滑移率能控制在0.2左右；当不含有ABS的汽车以初速V0=60/3.6进行制动时，制动距离为20.47m，制动过程中滑移率在0.2s左右已经达到 100%，即车轮抱死。
分析仿真结果，直观上看 ABS 防抱制动系统可以将滑移率始终控制在0.2附近，有效的缩短了制动行程，避免车辆发生抱死拖滑的现象。从而保证了汽车制动时行驶的稳定性和操纵性，为汽车的行驶安全保驾护航。

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