（机械制造及其自动化专业论文）汽车abs的模糊预测控制策略研究.pdf

武汉理l ：人学硕上学位论文 摘要 随着科学技术的进步和人们物质生活水平的提高，人类社会对汽车的安全 性，特别是制动安全性能提出了越来越高的要求，汽车防抱死系统( a b s ) 就是 为满足人们这种对汽车安全性曰益增长的需求而丌发出的汽车电子产品，它是 一种在汽车制动时能够自动调节车轮制动力，防止车轮抱死以取得最佳制动效 果的装置。该系统能够有效的缩短制动距离、提高制动时的方向稳定性，对汽 车的行驶安全具有重要的意义，因此己成为目前中高档汽车的标准配置。 当汽车在紧急制动时，汽车a b s 可防止汽车车轮抱死，保证车辆在制动时 的侧向稳定性和转向操纵性，同时还可在大多数路面条件下获得最短的制动距 离。可以看出，a b s 拥有很好的发展前景，但是目前国内a b s 的厂家发展缓慢。 主要原因是在a b s 产品开发过程中，需要雄厚的硬件支持，包括a b s 试验台、 车辆以及专门的试验场地等，不仅费时、费力还需要大量的经费。故本文的目 的即结合我国的实际情况，应用计算机技术，以装备a b s 的车辆的制动性能为 研究对象，对a b s 系统进行模拟仿真，实现a b s 系统车辆的计算机模拟试验， 同时最大程度上节约研究与应用的风险和成本。 本文首先建立了单轮的车辆动力学模型、轮胎模型、制动器模型和控制系 统模型；然后对汽车a b s 进行理论分析和计算机仿真，针对目前国内外各种a b s 控制方法的优缺点，采用了模型控制理论与预测控制理论相结合的方法，建立 了汽车a b s 的模糊预测控制模型，实现了对汽车a b s 的模糊预测控制仿真及研 究。 关键词：a b s 系统滑移率数学模型模糊控制预测控制 武汉理丁大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fs c i e n c ea n d s o c i e t y , p e r f o r m a n c eo f a u t o m o b i l e b r a k i n gs y s t e mi sh i g h l yr e q u i r e d ，e s p e c i a l l yt h ea n t i l o c k b r a k es y s t e m ( h a s ) b e c a u s ei tc a nm a k et h ev e h i c l ea c h i e v et h em i n i m u mb r a k ed i s t a n c eo nm o s to ft h e r o a d n o wt h ea b si su s e dm o r ea n dm o r ew i d e l ya n dm a n ym a n u f a c t u r e r sa r e d e v e l o p i n gt h en e wa b s d u r i n gb r a k i n gi n s t a n t ，a b sc a na v o i dt h et i r el o c k i n ga n de n s u r et h el a t e r a l s t a b i l i t ya n dt u r n i n gs t e e r i n ga tt h et i m eo fb r a k i n gw h e nt h ev e h i c l eu r g e n tb r a k i n g t h et e s to ft h eh a si sl a b o r i o u sa n de x p e n s i v ea n dn e e d sm o r et i m ea n dt h es p e c i a l f i e l d s oi ti sl i m i t e db yt h et e s t sc o n d i t i o n i nt h i sp a p e r ，f u z z yp r e d i c a t i v ec o n t r o l t h e o r ya p p l i c a t i o no na u t o m o t i v e a n t i l o c ks y s t e mi ss t u d i e d a f t e rg e t t i n ga t s h o r t c o m i n go fp r e v i o u sg e n e r a lf u z z yc o n t r o lm e t h o da n dn e u r a ln e t w o r kc o n t r o l m e t h o d i m p r o v e m e n ta n dd e v e l o p m e n ta l ed o n e ，a n ds i m u l a t i o na n d t e s ta l ec a r r i e d o u t t h em a t h e m a t i ca n dm a t l a bm o d e l so fa u t o m o t i v ed y n a m i c s ，t y r ea n db r a k i n g s y s t e ma r ee s t a b l i s h e d ，b a s e do na n a l y s i so na u t o m o t i v eb r a k i n gp r o c e s sa n dh a s w o r k i n gp r i n c i p l e t h i sp a p e rt a k et h ev e h i c l ee q u i p p e dh a sa sr e s e a r c ho b j e c ta n ds i m u l a t e st h e h a sb a s e do nt h ec o m p u t e rt e c h n i q u e g e n e r a lf u z z yc o n t r o l l e ro fh a si sd e v e l o p e d f u z z i f i e r ，d e f u z z i f i e ra n df u z z yr u l e sa r ee s t a b l i s h e d ，a n dp r e d i c a t i v ec o n t r o lt h e o r yi s i n v o l v e di nt h es i m u l a t i o n a sar e s u l t ，a na u t o m o b i l eh a su n d e rf u z z yp r e d i c a t i v e c o n t r 0 1i se s t a b l i s h e d k e yw o r d s ：h a s ，s l i dr a t e ，m a t h m a t i c a lm o d e l ，f u z z yc o n t r o l ，p r e d i c a t i v ec o n t r o l i i 武汉理 人学硕17 学何论文 第一章绪论 1 1 本课题研究的目的和意义 汽车防抱死制动系统( a n t i l o c kb r a k i n gs y s t e m ，简称a b s ) 顾名思义， 就是汽车制动对防止车轮抱死的装置。a b s 的工作原理是：当车轮制动时，安装 在车轮上的传感器立即感知车轮是否抱死并将信号传给电脑，对抱死的车轮电 脑马上降低该车轮的制动力，车轮又继续转动，转动到一定程度，电脑又对其 施加制动，保证车轮既受到制动又不致抱死，这样不断重复，直至汽车完全停 下来。电脑能在一秒钟之内对车轮进行几百次的检测，并同时对制动系统进行 数十次的操纵，不过，a b s 只在紧急制动时才起作用，一般情况下起作用的还是 普通制动系统。汽车制动时，车轮边滚动边滑动，经研究证明，当滑移率保持 在1 0 2 0 之间时( 车轮抱死时的滑移率为1 0 0 ) ，便可获得较大的附着系数， 汽车有较好的制动性。 安装普通制动器的汽车紧急制动时，制动系统对行驶中的汽车车轮施加制 动力矩而使车辆停止，在制动过程中，常常会发生车轮抱死的状况。由于车轮 抱死滑动，汽车仍将滑动较长一段距离才能停下来。当汽车前轮抱死时，汽车 车轮就会丧失转向能力；当汽车后轮抱死时，汽车就会产生侧滑甩尾现象；当 汽车前后轮都抱死时，汽车转向力和侧向力均接近于零，此时汽车就完全丧失 操纵性和方向稳定性，十分的危险。因此，在汽车中引入防抱死制动系统，汽 车无论在任何路况、驾驶员采取任何紧急与猛烈的制动操作状况下，均能防止 汽车车轮抱死，并且能达到最大制动力，保证汽车的停车距离，且侧向稳定性 好，保持最佳的方向操纵性。 由于汽车工业已逐渐成为我国的支柱产业之一，因而汽车的安全问题不仅 具有重要的经济意义，而且还具有十分重要的社会意义。因此，研究模糊预测 控制的汽车a b s 系统对于汽车智能型安全系统的研究具有重要的意义和价值。 1 2 国内外的发展现状 a b s 系统的理论最早是1 9 2 8 年由英国人提出来的，并且在3 0 年代最早应用 在飞机上“1 。上个世纪5 0 年代，福特、克莱斯勒等公司才逐濒将制动防抱死系 统引入到汽车上。汽车a b s 发展到今天，已经得到了相当的重视，在生产中有 了很大的改进。目前，使用较多的a b s 产品来自b o s c h 、b e n d i x 、d e l c o 、i t tt e v e s 武汉理_ 大学硕+ 学位论文 和t o y o t a 等公司。 总的来说，国外许多著名a b s 生产厂商从传感器、作动器、控制器软硬件 等方面着手，并一直致力于己有a b s 品牌性能的避步提高，争取在技术上二获 得领先。目前的研究主要包括：1 ) 利用软件来补偿轮速传感器测量误差( 由传感 齿轮的制造、安装误差及腐蚀所引起) ，以提高轮速信号测量精度”1 ；2 ) 将体积 小、重量轻、性能可靠、成本低廉的微电子机械( m i c r o e l e c t r o m e c h a n i c a l s y s t e m s 简称m e m s ) 及表面声波( s u r f a c ea c o u n s t i c w a v e ，简称s a w ) 探测装置应 用于a b s 中以测量车辆运行速度“；3 ) 将卡尔曼( k a m a n ) 滤波器与累积和 ( c u 艇u l a t i v es u m 简称c 蜒u 鲥) 路面探测器结合用于轮胎路面问摩擦的实时估 计，目前这项技术己在v 0 1 v o8 5 0 g l t 车辆上得到了运用“1 ；4 ) 建立液压a b s 制 动系统精确的数学模型，并结合纳威一斯特格斯( n a v i e f s t o k e s ) 流量方程， 对a b s 作用时制动管路的瞬态特性进行分析，以寻求减小制动管路压力波动的 措施；5 ) 将一些具有自适应性和强鲁棒性的控制算法应用于a b s 控制逻辑的设 计中以适应车辆参数、载荷和路面状况的变化：6 ) 在控制器软件设计中考虑 了充气不足轮胎的影响，郢在不附加任何硬件韵情况下，设计了轮胎气压监视 程序。 a b s 产品的发展走向可归结为1 ：1 ) 减小体积和质量，提高集成度以降低成 本，并简化安装工作；2 ) 改进电磁阀的磁路设计和结构设计，提高电磁阀的响 应速度；3 ) a b s 的电子控制装置( e l e c t r o n i c sc o n t r o lu n i t 简称e c u ) 普遍采 用1 6 位c p u 芯片，1 2 k b 以上的r o m ，1 2 m h z 以上的主频，软件则重视改进算法， 提高运算速度；4 ) 逐渐推广应用a b s + a s r 相结合的系统：5 ) b o s c h 公司开发的 回油泵系统逐渐被各公司采用，如i t tt e v e s 、日本电装等，并可使一种系统适 用于多种车型；6 l 各a b s 公司都非常重视采用硬件在环仿真( h a r d w a r ei nt h e l o o p ，简称h i l ) 技术对a b s 与汽车进行匹配和标定，并且进一步加强了道路试 验，特别是低附着系数路面( 冰雪路面) 的试验，以提高在各种不同路面上的适 应能力。 国内对a b s 系统的研究大多集中在对国外较成熟的a b s 产品的剖析上，比 如东风汽车公司8 0 年代就开始研究a b s 系统，还有重庆公路研究所采用单片机 自行研制的a b s 产品，但对道路的适应能力差。目前，对a b s 系统进行控制的 方法有逻辑门限控制、p i o 控制、滑动模态变结构控制、模糊控制和神经网络控 制等。由于制动系统的非线性和时变性，运用经典和现代控制理论设计a b s 显 得十分的复杂。 比如，重汽集团的程军等人运用逻辑门限控制算法在这方面作了深入的研 究。逻辑门限控制，是通过设定与控制目标相关的变量门限，再根据实际测量 武汉理工人学硕士学位论文 值与门限值之间的关系而进行调节控制变量的方法。但是由于逻辑门限控制算 法的特点是门限值固定，只能从一定程度上缓解汽车抱死的状态，而车辆制动 时的平顷性和稳定性受车辆制动的初始状态影响大，当车速较慢时尚可以取得 较优的控制结果，可是当车辆处在高速行驶的状态进行制动时的稳定性和可操 纵性较差“。因此，上海交大的莫友声教授等人采用了神经网络算法对a b s 系统 进行控制，但是由于神经网络的计算量大，收敛的时间长，故控制存在时滞的 缺点”3 ；另外，江苏大学的陈昆山、朱伟兴教授，武汉理工大学自动化学院的陈 昌巨、汽车学院的陈汉讯教授等采用模糊控制的方法来研究a b s 系统，由于模 糊控制将所有逻辑的执行结果在离线的情况下计算出来，形成控制表格存入计 算机中，在线不需要逐一的逻辑比较，只要将实际量模糊化后，即可找到相应 的控制量，所以，控制的时效性好，但由于系统的控制规则是在离线的情况下 制定好的，故控制对汽车的制动时间偏长，制动效果也不是十分的理想”“。 因此，本文尝试在模糊控制系统中引入预测控制理论，期望在保留模糊控制相 对传统控制方法时滞短的优点的同时，缩短纯粹采用模糊控制时汽车制动的时 间和距离。 预测控制是近年来发展起来的一类新型的计算机控制算法，由于预测控制 是一类基于离散控制系统模型的计算机控制算法，因此它对模糊控制器下制定 的人工控制规则策略表有很好的补偿作用。预测控制不但利用当前的和过去的 偏差值，而且用预测模型来预估过程未来的偏差值，以滚动确定当前的最优输 入。本文结合模糊控制和预测控制方法具有控制不确定性和复杂性对象的特点， 就是要解决a b s 系统控制中时效性与稳定性难以兼顾的问题。 1 3 主要研究内容及研究方法 1 3 1 设计目标 ( 1 ) 建立a b s 的数学模型； ( 2 ) 实现对a b s 系统的模糊控制器建模； ( 3 ) 运用预测控制理论，实现对a b s 系统的模糊预测控制。 1 3 2 主要研究内容 ( 1 ) 建立a b s 系统的数学模型：a b s 系统是在传统制动系的基础上加入电 子器件，通过监测制动过程中车辆运动状况，采用电子控制技术，采用调节车 轮制动力，防止车轮抱死的汽车主动安全装置。为研究的深入，首先建立a b s 系统模型，并在此基础上，设计对制动系统的控制策略。a b s 系统的数学模型包 武汉理t 大学硕士学位论文 含以下部分：单轮车辆动力学模型、轮胎模型、制动器模型、控制器模型等。 ( 2 ) 建立a b s 模型的模糊控制器：设计模糊化、反模糊化方法，制定了模 糊规则，利用b i a t l a b 模糊工具箱，设计a b s 模糊控制器，并进行了仿真。 ( 3 ) 汽车本身是一个十分复杂的系统，汽车制动时所体现的特性与汽车这 个复杂系统紧密相关。所以，对制动过程的控制比较困难。而模糊控制本身就 适于复杂系统和非线性系统的控制，所以要实现采用模糊控制来研究a b s 系统。 首先设计一个比较简单的基本模糊控制器，下图即基本模糊控制器的仿真框图： 图卜1 基本模糊控制器的仿真框图 在模糊模型控制的基础上，引入预测控制的系统，其原理图 ( k ) 图卜2 预测控制系统框图 1 3 3 关键技术 ( 1 ) 实现汽车动力学模型的建立； ( 2 ) 实现汽车a b s 系统控制模型的建立； ( 3 ) 完成模糊控制器的构建及含预测系统的模糊控制方法对a b s 系统的仿 真控制，获得较优的效果。 1 。3 4 主要研究方法 ( 1 ) 以m k t l a b 语言为主要编程工具，特别是其中的s i m u l i n k 工具箱和 f u z z y 工具箱，辅以c 语言，通过数学计算，建模、仿真，达到最终控制的目的。 4 武汉理工大学硕士学忙论文 ( 2 ) 运用汽车动力学知识对a b s 系统进行仿真，再用模糊控制器对a b s 系 统进行控制仿真，建立如图卜3 模糊控制的汽车a b s 模型： 图i - 3 模糊控制的汽车a b s 模型 ( 3 ) 确定预测控制的算法，建立预测模型，应用模糊决策的方法控制汽车 a b s 系统。预测控制是一种基于预测过程模型的控制算法，根据过程的历史信息 判断将来的输入和输出。预测控制不仅可以利用当前的而且可以利用过去的偏 差值，通过预测模型来预估过程未来的偏差值，并补偿误差或根据在线辨识校 正模型参数。 1 4 小结 模糊控制与预测控制是近二三十年发展起来的新型控制方法，到目前为止， 由于其独特的工作机理和良好的控制效果，它们已被广泛地应用于过程控制的 诸多领域。所以，将模糊预测控制理论应用到汽车a b s 系统的研究中是一项十 分有意义的工作。 武汉理工大学硕士学位论文 第二章a b s 的分类和结构原理 2 1 车辆制动过程描述， 通过观察汽车制动过程中车轮与地丽接触痕迹的变化( 图2 一1 ) ，可以知道 制动车轮的运动方式一般均经历了三个变化阶段，即歼始的纯滚动、随后的边 滚边滑和后期的纯滑动。 纯滑动 边滚边滑 纯滚动 嘲舢鞘和螨 图2 - 1 制动时车轮运动状态的变化 这三种不同运动所具有的特征可以归纳为表2 1 ： 表2 1 车轮三种不同运动的特征“o 运动方式 纯滚动 边灌_ 边滑纯滑曲 ，厂、 。厂、 俞 、p 、 图示 划r 到 j 运动特征 “= 0 描述 车辆制动过程是车轮制动力和地面制动力相互作用的过程，在此过程中， 车轮不仅受到制动器施加的制动力的作用，还受到地面纵向制动力和横向摩擦 力的影响。 制动过程中车轮所受与地面垂赢的平面内的力如图2 2 所示。忽略车轮滚动 阻力和风阻。 武汉理t 大学硕士学位论文 图2 2 车轮受力分析 其中，7 一车身质量；v 一车身速度；只一地面制动力；。一车轮角速度； 彪一制动力矩；n 地面垂直反力；靠一车轮滚动半径。 1 制动时，车轮受车身载荷 懈、制动力矩彪、地面纵向制动力只和地面垂 4 直反力作用。与此同时，车辆上还产生与四轮制动力合力相等、方向相反的 惯性力。在均匀路面上直线制动时，制动力左右对称，车辆沿前进方向制动； 制动时转向，路面与车轮之闾会产生横向摩擦力。可以把后轮上的横向摩擦力 叫做侧向力，前轮上的横向力叫做侧抗力。侧向力与轮胎方向成直角，保证行 驶方向，侧向力大，车辆方向稳定性就高；侧抗力与轮胎前进方向成赢角，保 证转向能力，侧抗力大，车辆操舵性就好。 制动过程中，左右车轮地面纵向制动力c 对称时，车轮受力如图2 3 所示： 图2 3 左右车轮f x 对称时的受力情况 图中，f 。为左前轮所受地面纵向制动力；f 。为右前轮所受地面纵向制动力； r ，。为左后轮所受地面纵向制动力；r 。为右后轮所受地面纵向制动力：f 。为惯性 力。 制动过程中转向，车轮受力情况如图2 - 4 所示： 武汉理j = 人学硕士学位论文 图2 - 4 制动时车轮所受地面横向摩擦力 图中，f 。，为离心力；f ，。为左前轮侧抗力；f m 为右前轮侧抗力；f 一为左后 轮侧向力；f 。为右后轮侧向力。 f ，和f ，是车轮载荷和路面附着系数的函数关系。表述如下： t = ( 2 1 ) tf ， ( 2 2 ) 式中，肛为路面纵向附着系数，以为路面横向附着系数，r 为横向摩擦 力。然而路面附着系数并非一成不变，它随滑移率的改变而变化，两者关系见 图2 - 5 ： 1 0 u m h 丑 丑 鬟 喵 芏 u0 0 s t 滑移率s 1 - 0 图2 5 滑移率一附着系数( s p ) 盐线 图2 - 5 中s 。为峰值地面纵向附着系数对应的滑移率。制动初始阶段，制动 踏板力较小，车轮滚动，地面制动力f 。等于制动器制动力l ，且与踏板力f p 的 武汉理1 火学硕十学位论文 增长成正比，而横向摩擦力随踏板力的增加往往有所降低：当踏板力达到某一 值，f 、达到地面最大附着力，滑移率s 达到s 。，路面纵向附着系数达到p ，车 轮开始出现抱死拖滑现象；若踏板力再增加，s 越过s ，f ，不再增加，反而有所 减小，f ，则迅速减小。s 越大，则车轮抱死程度越大，f ，就越小，车辆操纵稳定 性和方向稳定性越差。 又因为均匀路面上对全部车轮均施加制动时，车辆减速度为： ，。孵 ( 2 3 ) 由上式及图2 - 3 、图2 - 4 可知，如果地面制动力f 。等于地面最大附着力，此 时轮胎与地面之间的附着系数达到。，车辆的制动减速度也就达到最大，制 动距离自然最短；同时，车轮不会抱死，地面可以提供充分的横向摩擦力，保 证了车辆的操纵稳定性和方向稳定性。 2 2a b s 的组成结构及工作原理 2 2 1a b s 的基本组成“引”1 一般来说，带有a b s 的汽车制动系统由基本制动系统和制动力调节系统两部 分组成，前者是由制动主缸、制动轮缸和制动管路等构成的普通制动系统，用 来实现汽车的常规制动，而后者是由传感器、控制器、执行器等组成的压力调 节控制系统( 如图2 6 所示) ，在制动过程中用柬确保车轮始终不抱死，使车轮 滑动率处于合理范围内。 图2 - 6 汽车制动力调节控制系统 在制动力调节系统中，传感器承担着感受系统控制所需的汽车行驶状态参 武汉理工人学硕十学位论文 数，将运动物理量转换成为电信号的任务。控制器即电子控制装置( e c u ) 根据 传感器信号及其内部存储信号，经过计算、比较和判断后，向执行器发出控制 指令，同时监控系统的工作状况。而执行器( 制动压力调节器) 则根据e c u 的指 令，依靠由电磁阀及相应的控制阀组成的制动调节系统对制动系统实施增压、 保压或减压的操作，让车轮始终处于理想的运动状态。 2 2 2a b $ 的工作原理 汽车防抱死制动系统，是在传统制动系统的基础上采用电子控制技术以实 现制动力的自动调节，可防止制动时车轮抱死，以期获得最有效的制动效率并 提高制动安全性的装置。a b s 不仅能有效地缩短制动距离、克服由于车轮抱死所 造成轮胎的严重磨损，避免由于后轮抱死而使车辆出现甩尾和前轮抱死而使车 辆丧失转向能力的缺陷，同时还可提高车辆躲避前方障碍物的能力。 许多有经验的驾驶员懂得，让高速行驶的汽车最快停车的方法是迅速地踩 松制动，刚好避免车轮的抱死。但是，即使是最有经验的驾驶员也不能非常快 地踩松制动。而汽车防抱死制动系统具有迅速的增压、保压、减压，并重新施 加制动作用力的能力，正好解决了这个问题。 汽车是利用地面与轮胎之问的摩擦力来减速的。制动时，车轮速度减小， 在车速与轮速之间产生一个速度差，称为滑移现象。滑移的程度用滑移率s 来 表示吣3 ，即： j v - - w r 1 0 0 ( 2 4 ) v 式中。v 汽车车速，m s ； 车轮角速度，r a d s ； r 车轮滚动半径，m 。 从上式可以看出，当车速等于轮速时滑移率为零。汽车制动时，两者差别 越大，滑移率越大。停车之前车轮抱死时，轮速为零，滑移率达到1 0 0 。从开 始制动到滑移率达到某一数值的过程中附着系数是随滑移率的增加而增大的。 a b s 工作的目的是把车轮与地面之间的附着系数保持在k ，附近，并使其变化尽 可能的小。值得注意的是，路面不同，其纵向附着系数和横向附着系数是不一 样的。汽车制动时，不同路面下车轮滑移率和纵向、侧向附着系数的关系如图 2 7 所示： 1 0 武汉理工大学硕 ：学位论文 妊 懂 淞 燕 藤 干混凝土 干沥青 湿沥青 雪地 图2 7 附着系数随滑动率的变化规律 图2 7 中实线表示纵向附着系数，虚线表示侧向附着系数。在干路面和湿路面 上，滑移率在1 5 一3 0 时，车轮具有较大的纵向附着系数，可以产生较大的制动力， 在冰雪路面上的最佳纵向滑移率要小一些，在松散的雪地上，车轮抱死时有较大的 纵向附着系数，但为了保证制动稳定性，不能使侧向附着系数降低过多，所以a b s 的作用是使汽车制动时，车轮滑移率被控制在一定的范围内，即能保证有足够的地 面制动力，又能保证制动的稳定性。 2 3a b s 系统的分类n “7 3 按照传感器数目不同，a b s 可以分为四传感器( 4 s ) 、三传感器( 3 s ) 、两传感 器( 2 s ) 和单传感器( 1 s ) 等几种系统。按照通道数目不同，也可将a b s 分为四通 道式、三通道式、二通道式和一通道式等。 a b s 控制通道是指a b s 系统中能够独立进行压力调节的制动管路。按照系统对 制动压力调节方式的不同，可将a b s 控制方式分为两大类，即独立控制和同时控制。 前者指一条控制通道只控制一个车轮；而后者为一条控制通道同时控制多个车轮， 依照这些车轮所处位置不同，同时控制又有同轴控制和异轴控制之分，同轴控制是 一个控制通道控制同轴两车轮，而异轴控制则是一个控制通道控制非同轴两车轮。 武汉理。l 人学硕十学位论文 如果按照控制时控制依据选择不同，也可将a b s 的同时控制区分为低选控制和高选 控制两种。在低选控制中是以保证附着系数小的一侧车轮不发生艳死来选择控制系 统压力，而高选控制则是从保证附着系数较大- n 车轮不发生抱死出发来实施制动 系统压力调节。 ( 1 ) 四传感器四通道( 四轮独立) 控制方式如图2 8 ( a ) 所示，该系统是通 过各车轮轮速传感器的信号分别对各车轮制动压力进行单独控制。其制动距离和转 向控制性能好，但在附着系数不对称路面上制动时，由于汽车左右侧车轮地面制动 力差异较大，因此形成较大的偏转力矩，从而导致汽车在制动时的方向稳定性较差。 ( 2 ) 四传感器四通道( 前轮独立、后轮选择) 控制方式如图2 8 ( b ) 所示， 该系统适用于x 型制动管路系统，由于左右后轮不共用一条制动管路，故对它们实 施同时控制( 一般为低选控制) 需采用两个通道。此种控南4 方式的操纵性和稳定性 较好，制动效能稍差。 ( 3 ) 四传感器三通道( 前轮独立、后轮选择) 控制方式如图2 9 ( a ) 所示， 使用在制动管路前后布置的后轮驱动汽车上，后轮一般采用低选控制，其控制效果 是操纵性和稳定性较好，制动效能稍差。 屠轮 田- n q m 一抟毫羹 图2 8 四传感器四通道控制系统 图2 9 四传感器三通道控制系统 1 2 武汉理工大学硕t 学何论文 ( 4 ) 三传感器三通道( 前轮独立、后轮选择) 控制方式如图2 9 ( b ) 所示， 该系统适用于x 型制动管路系统，由于左右后轮不共用一条制动管路，故对它们实 施同时控制( 一般为低选控制) 需采用两个通道。此种控制方式的操纵性和稳定性 较好，制动效能稍差。 ( 5 ) 四传感器二通道( 前轮独立) 控制方式如图2 一l o 所示，此结构多用于x 型制动系统中，前轮独立控制，制动液通过比例阀( p v 阀) 按一定比例减压后传至 对角后轮。采用此种控制方式的汽车在不对称的路面上制动时，高附着系数路面一 侧前轮产生高制动压力，该压力传至低附着系数路面一侧的后轮时，会导致该后轮 抱死。而低附着系数路面一傩前轮制动压力较低，对应的高附着系数一侧的后轮不 会抱死。从而有利于制动时方向稳定性，但与三通道和四通道控制系统相比较，其 后轮制动力稍有降低，制动效能稍有下降，但后轮侧滑较小。 图2 1 0 四传感器二通道( 前轮独立) 控制系统 ( 6 ) 四传感器二通道( 前轮独立、后轮低选) 控制方式如图2 1 1 所示， 在通往后轮的两通道上增设一个低选阀s l v 阀) 。当汽车在不对称路面制动时， 高附着系数一侧前轮的高压不直接传至低附着系数侧对角后轮，而通过低选阀 只上升到与低附着系数侧前轮相同的压力，这样就可以避免低附着系数侧后轮 抱死。 图2 1 l 四传感器二通道( 前轮独立、后轮低选) 控制系统 刍 武汉理t 大学硕士学位论文 ( 7 ) 一传感器一通道控制系统如图2 - 1 2 所示，此种控制方式用于制动管 路前后布置的汽车，只对后轮进行控制，一个传感器装于后桥差速器上，只对 后轮采用低选控制的方式。能较有效地防止后轮抱死，但由于前轮无控制，故 易抱死，转向操纵性差。 图2 一1 2 一传感器一通道控制系统 在各种汽车制动系统上采用不同类型的a b s 可以产生不同的使用效果，故 具体使用时需要根据不同需要选择不同类型的a b s 系统，使汽车达到最佳制动 状态，保证行驶安全。 2 4 小结 在本章中，对汽车的制动过程进行了描述，有助于对a b s 系统深入研究的 展开；介绍了汽车a b s 的工作原理与基本结构；同时，对汽车a b s 的分类有了 一定的认识。 1 4 武汉理工大学硕一e 学位论文 第三章汽车在a b s 作用下的数学模型 a b s 数学模型由单轮的车辆动力学模型、轮胎模型、制动器模型和控制系统 模型四部分组成，建立合理、准确、适用的数学模型是进行计算机仿真的关键。 3 1 单轮的车辆动力学模型” 车辆是一个复杂的动力学系统，建立精确的车辆整车模型对于研究整车的四 轮制动系统十分的必要。但是，由于本文主要是研究车辆在直线行驶时的制动 过程因此建立单轮的车辆动力学不仅简化了车辆的动力学模型，同时也保证 了研究的真实性。在建立