基于滑移率的車輛防抱死制動(dòng)系統(tǒng)控制算法研究.pdf

1、隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和汽車速度的不斷提高，汽車制動(dòng)過(guò)程中能夠保持方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向能力成為了人們研究的熱點(diǎn)。目前在提高車輛制動(dòng)性能的多種技術(shù)當(dāng)中，得到最廣泛應(yīng)用并且最有效的方法是汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(Antilock Braking System，ABS)。而汽車ABS的發(fā)展主要是控制技術(shù)的發(fā)展，主要體現(xiàn)在一方面是要擴(kuò)大ABS控制的范圍、增強(qiáng)控制功能;另一方面是要采用智能控制理論，實(shí)施高精度的ABS魯棒控制。由于汽車ABS系統(tǒng)中包含了非線性和

2、不確定性等因素，特別是對(duì)系統(tǒng)性能有很大影響的附著系數(shù)的最大值是一個(gè)在一定范圍內(nèi)變化的不確定參數(shù)，因此采用參數(shù)不確定非線性控制理論研究汽車ABS的控制問(wèn)題是有實(shí)際意義的。
　　本文主要從魯棒控制、智能控制的角度提出了幾種汽車ABS控制算法。對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)建模與分析、汽車ABS控制器的設(shè)計(jì)以及算法的穩(wěn)定性分析等幾個(gè)方面進(jìn)行了深入的研究。研究的內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　首先，根據(jù)國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)資料建立了單輪車輛、車輪輪胎、制動(dòng)系統(tǒng)

3、的數(shù)學(xué)模型。為了簡(jiǎn)化整個(gè)分析與設(shè)計(jì)過(guò)程，采用單輪車輛模型來(lái)描述車輛制動(dòng)的過(guò)程，分析表明整個(gè)單輪車輛模型能夠體現(xiàn)出ABS復(fù)雜的非線性以及快速時(shí)變性等特點(diǎn)，具有一定的代表性，滿足基于模型控制系統(tǒng)的理論研究和仿真驗(yàn)證需要。
　　針對(duì)汽車ABS在魯棒控制方面的要求，設(shè)計(jì)了汽車ABS的滑模變結(jié)構(gòu)控制器。汽車在各種工況條件下的制動(dòng)仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的滑模變結(jié)構(gòu)控制器的有效性和魯棒性;給出了基于全局滑模變結(jié)構(gòu)控制的非線性汽車ABS控制算法。該算

4、法消除了滑模變結(jié)構(gòu)控制的到達(dá)階段，同時(shí)保證了汽車在整個(gè)制動(dòng)過(guò)程中的魯棒性。仿真結(jié)果表明全局滑模變結(jié)構(gòu)控制算法可以使車輪滑移率快速地跟蹤上最佳滑移率，同時(shí)維持較小的振蕩。
　　其次，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)能力和滑模變結(jié)構(gòu)控制的快速性，設(shè)計(jì)了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽車ABS滑模變結(jié)構(gòu)控制器。利用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一控制策略，設(shè)計(jì)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制律，可以達(dá)到削弱滑模變結(jié)構(gòu)控制中抖振的目的。汽車在各種工況條件下的制動(dòng)仿真結(jié)果表明該控制方案可

5、以獲得非常優(yōu)異的控制性能，同時(shí)對(duì)于ABS系統(tǒng)的參數(shù)擾動(dòng)及負(fù)載干擾具有魯棒性。
　　再次，針對(duì)汽車ABS系統(tǒng)中的狀態(tài)往往不完全可測(cè)，設(shè)計(jì)了基于觀測(cè)器的汽車ABS控制算法。該算法討論了在輸入受限情況下不確定汽車ABS系統(tǒng)的魯棒控制器設(shè)計(jì)問(wèn)題;考慮單輪車輛系統(tǒng)在建模過(guò)程中的不精確性，系統(tǒng)參數(shù)的不確定性以及系統(tǒng)存在的外部干擾等因素，設(shè)計(jì)了ABS的基于觀測(cè)器的H?？刂破?。仿真結(jié)果表明，在汽車行駛工況條件變化的情況下，該方法能夠很好的使車輪滑

6、移率收斂到最佳滑移率值，并且對(duì)外界擾動(dòng)和參數(shù)變化具有很強(qiáng)的魯棒性。
　　因?yàn)槠嘇BS中含有非線性項(xiàng)和不確定項(xiàng)，這使得系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)變得十分困難。針對(duì)這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)了ABS的滑模干擾觀測(cè)器。在觀測(cè)器的設(shè)計(jì)中引入了前饋補(bǔ)償項(xiàng)，抵消了系統(tǒng)中不確定項(xiàng)的影響，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不確定系統(tǒng)的觀測(cè)，同時(shí)根據(jù)觀測(cè)器所觀測(cè)到的狀態(tài)設(shè)計(jì)了ABS的滑?？刂破鳌７抡娼Y(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的基于觀測(cè)器的滑模控制器能夠顯著提高汽車制動(dòng)過(guò)程中的方向穩(wěn)定性。
　　利用T