汽车防抱死系统控制方法研究与仿真.doc

摘要:当传统的汽车制动的时候，由于猛踩刹车会使得制动液压过大从而导致车轮抱死，而一旦车轮抱死会导致车轮发生滑动从而磨损轮胎，另外一旦后车轮被抱死，车辆很容易发生侧滑而失去平衡，再或者一旦前轮被抱死就会使汽车丧失转向能力，从而发生安全事故。汽车防抱死制动系统(Anti-Lock Braking System，简称ABS)是一种主动的安全装置，该系统能够在汽车制动的过程中调节车轮制动力，防止车轮发生抱死的现象，从而缩短汽车的制动距离，实现制动效果最优化。该系统的设计是通过防止车轮的锁定来达到最大的负加速度。研究表明，路面与轮胎之间的摩擦是车轮滑移的非线性函数。因此，设计一套适合于车轮滑移调节的非线性控制系统，是提高车辆制动效果的有效手段。

在本文中首先从ABS在国内外的研究现状入手，通过对ABS制动过程的分析以及ABS的组成与工作原理的研究，对该系统进行动力学建模，包括一般动力学模型、四轮车模型、单轮模型以及车轮制动模型，然后设计了该系统的控制器，主要着重研究了滑模变结构控制器与PID控制器。最后，建立MATLAB仿真，对结果进行分析和验证。

关键词：ABS；动力学建模；滑模变结构；PID控制器

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 研究目的及意义-1

1.2 国外研究现状-1

1.3 国内研究现状-2

1.4 本章小结-3

2 防抱死系统分析-4

2.1 车辆制动性能分析-4

2.1.1 车辆制动过程分析-4

2.1.2 车轮抱死的危害-8

2.2 防抱死制动系统组成及原理-10

2.2.1 防抱死制动系统组成-10

2.2.2 防抱死系统工作原理-12

2.3 本章小结-12

3 集成控制系统动力学建模-13

3.1 汽车系统模型-13

3.1.1 一般汽车动力学模型13

3.1.2 四轮汽车模型15

3.1.3 单轮汽车模型17

3.2 车轮制动模型-18

3.2.1 汽车的制动过程描述18

3.2.2 车轮制动模型19

3.3 本章小结-21

4 防抱死系统控制器设计-22

4.1 滑模变结构控制器-22

4.1.1 滑模变结构控制理论22

4.1.2 设计滑动模态域23

4.1.3 设计滑模变结构控制规律24

4.2 PID控制器-25

5 PID仿真-26

5.1 PID仿真过程-26

5.2 PID仿真结果-30

结    论-34

参 考 文 献-35

致    谢-37