汽车防抱死制动系统的自抗扰控制研究

汽车防抱死制动系统（Anti-lock Braking System,ABS）的作用是确保汽车制动时行驶方向的稳定性、可靠性,但是目前仍存在非线性、时变性以及参数不确定性等问题。为保证汽车制动行驶过程中的操纵稳定性和安全性,进一步实现各工况下防抱死制动系统的优化控制,以影响整车稳定的变量滑移率为研究对象,分析所设计策略的控制效果。搭建汽车动力学模型、制动系统模型、轮胎模型和滑移率模型等主要模型,设计基于滑移率的ABS二阶非线性自抗扰控制器。运用MATLAB/Simulink软件对基于自抗扰控制（Active Disturbance Rejection Control,ADRC）的ABS制动过程和基于模糊PID控制的ABS制动过程进行仿真,对比研究最佳滑移率、载荷、水泥-冰对接路面、扰动等对制动过程中的轮速、车速以及滑移率等动态性征反映的稳定性和抗扰能力的影响,同时研究其对最终制动距离和最终制动时间反映的制动性能的影响。最后,将自抗扰控制器和模糊PID控制器装配于试验车辆的ABS,进行水泥路面和冰-水泥对接路面制动过程的实车试验。研究结果表明：基于二阶非线性自抗扰控制算法的ABS制动的最终制动距离和最终制动时间更短、制动效果更优,制动过程中的轮速、车速和滑移率在响应速度、稳定性和抗扰能力等方面均更佳;试验结果与仿真结果吻合,证明了仿真模型及其仿真结果的可行性和正确性。     

考虑不确定扰动的主动后轮转向动力学控制与试验研究

针对在复杂工况及不确定扰动下主动后轮转向系统角度高精度跟踪控制及抗干扰问题,首先采用可调长度电控束角杆的主动后轮转向机构实现主动后轮转向动作,并对该系统建立其非线性动力学模型。然后,基于动力学模型分析设计主动后轮转角改进自抗扰跟踪控制方法,利用扩张状态观测器对外部和内部扰动进行观测并将扰动补偿到控制器中,以实现高精度角度控制和抗干扰能力。最后,通过试验证明,本文中采用的可调长度电控束角杆转向机构以及改进自抗扰跟踪控制方法能在不确定负载扰动下实现较高精度的角度跟踪控制,并与常规PID控制相比,改进自抗扰控制方法具有较强的鲁棒性和抗干扰性。     

滑模控制方法在汽车防抱制动系统中的应用研究

ABS性能优劣的关键在于控制方法的选取,提出了一种基于ABS滑移率控制的滑模变结构控制方法。该方法通过选定合适的切换甬数和控制规律,可以迫使系统沿设计的滑移面做滑模运动。从而使防抱制动系统的滑动模态对系统的动理学变化、参数变化、外部干扰具有很强的鲁棒性和自适应性。将这一控制方法应用于单轮车辆模型,在MATLAB／Simulink环境下进行仿真。仿真结果表明,滑模控制方法在ABS的滑移率控制中是切实有效的,能够明显提高汽车ABS的性能。     

汽车防抱死制动系统的H_∞鲁棒控制

为克服道路条件变化与汽车载质量、制动器效能因数和胎压等参数摄动及因忽略系统非线性因素而出现的未建模动态特性给汽车制动防抱死系统(ABS)控制带来的不良影响,提高其鲁棒性和控制精度,运用汽车动力学理论,建立了ABS系统的数学模型并进行了适当简化。采用混合灵敏度方法设计了基于滑移率控制的ABS系统H∞鲁棒控制器。利用Matlab/Simulink对所设计的鲁棒控制系统进行了仿真,并与传统PID控制作了对比分析。结果表明,ABS鲁棒控制器在控制精度、鲁棒稳定性及响应时间等方面都优于传统PID控制;在汽车载质量、制动效能因数和道路条件等发生变化的情况下,ABS鲁棒控制器均能承受参数变化的不确定性,并将车轮滑移率有效地控制在期望值附近,明显提高了整车的制动性能。     

电动汽车ABS最优滑移率滑模控制研究

设计了一种基于混合趋近律的ABS最优滑移率滑模控制方法,并使用双曲正切函数代替趋近律中的符号函数。结合电动汽车复合制动系统制动力分配策略,制定基于最优滑移率滑模控制的电动汽车ABS控制策略;然后基于Car Sim与Simulink联合仿真,运用遗传算法优化滑模控制趋近律参数。实例样车制动仿真试验结果表明该控制方法可以有效地将车轮滑移率控制在最优滑移率处,且遗传算法优化能够改善滑动模态到达过程的动态品质。     

考虑系统复杂扰动的智能车模型预测路径跟踪控制

智能车路径跟踪控制面临系统模型简化、参数不确定、执行器与传感器信号延时及道路曲率变化等干扰,将产生系统扰动误差,导致跟踪精度降低。本文针对性提出一种考虑跟踪系统复杂扰动的模型预测控制方法（model predictive control,MPC）,首先以单轨车辆动力学模型为基础建立模型预测跟踪系统,并依据实时规划的路径和速度信息设计预瞄距离动态调整方法,获取最佳预瞄点,以改善智能车底盘执行器与传感器信号延时扰动问题;而后引入扩张状态观测器（extended state observer,ESO）实时估计因简化车辆模型对系统产生的未知扰动量并用于前馈补偿;同时,考虑道路参考曲率变化对系统产生的确定性稳态扰动,设计一种含曲率约束的前馈控制（feedforward control,FFC）方法用于消除该干扰;最终形成MPC控制器反馈输入、ESO抗干扰补偿输入及FFC前馈输入相叠加的转向角控制律。最后,以某品牌智能车平台在低速园区场景进行了实车测试对比分析,验证了本文所改进的融合扰动补偿的模型预测控制方法具备可行性和优越性。     

混合动力汽车回馈制动与防抱死制动协调鲁棒控制

提出了一种并联式混合动力汽车防抱死制动系统(ABS)和能量回馈制动的协调控制策略。针对防抱死制动系统的强非线性和时变特征,设计了基于滑移率切换面的ABS滑模变结构控制器。为削弱传统滑模控制中的颤振和补偿模型的不确定性,采用指数趋近率方法来改善滑模运动段的动态品质和鲁棒性;能量回馈制动系统中,电池SOC、电机转速和制动强度等动态参数的影响较大,因此,采用T-S模糊逻辑控制策略动态调节电机制动转矩来提高制动能量的回收率。在Matlab/Simulink环境中建立整车制动系统模型,对所提出的协调控制策略在紧急制动和NEDC工况下进行仿真。结果表明:该策略在保证车辆制动稳定性的同时,能有效地提高制动能量的回收率,且具有较强的鲁棒性。     

基于参数自整定模糊PID控制的汽车ABS系统分析与仿真

以Carsim软件中的仿真模型为基础,对汽车防抱死系统(ABS)的模糊控制策略进行研究。参数自整定PID控制具有较好的自适应能力,可根据事先制定好的模糊控制规则对PID参数实现实时修改。以ABS滑移率控制原理及模糊控制理论,制定了整车ABS模糊控制策略。利用CarSim中整车模型,应用Matlab/Simulink设计了ABS模糊控制器,搭建了ABS整车控制系统。借助CarSim与Matlab/Simulink联合仿真平台进行ABS控制策略的仿真实验验证。仿真试验结果表明:基于参数自整定模糊控制的ABS控制策略相对于无ABS控制和常规PID控制,提高了汽车行驶制动稳定性制动效能更加理想。     

逻辑门限值的汽车ABS构建与仿真分析

本文采用基于逻辑门限值的ABS控制方法,研究如何提升汽车在湿滑等复杂路面的制动性能。首先建立了单轮汽车系统动力学模型、轮胎模型、制动系统模型等,将汽车滑移率控制在0.17~0.2范围内,在Simulink中搭建制动系统的ABS控制仿真模型并进行离线仿真;仿真结果表明:采用逻辑门限值ABS控制方法可使制动距离减少12.5%,制动时间缩短6.25%,同时可将滑移率控制在最佳滑移率附近,对于提升汽车的制动性能和行驶安全性能有很大帮助。     

滑模变结构汽车ABS滑移率控制方法的研究

提出了一种用于ABS滑移率控制的滑模变结构控制方法,通过将实际滑移率与参考滑移率作比较,形成滑动面,追踪参考滑移率来使ABS系统处于制动的最佳区域。并且采用了饱和函数来削弱变结构带来的颤抖现象,经仿真表明,该方法在ABS的滑移率控制中是切实有效的。     

基于路面附着系数曲线的最佳滑移率计算方法

滑模控制应用于ABS系统中可较好地跟踪任意指定滑移率,但最佳滑移率却随着路面情况而变化。从单轮制动时动力学模型着手,提出了基于附着系数曲线求取最佳滑移率的防抱死制动方法,间接实现了滑模控制器对最佳滑移率的跟踪控制,并通过计算机仿真,验证了此方法的可行性和有效性。     

基于神经网络的柴油机轨压模型补偿容错控制研究

电控柴油机高压共轨燃油喷射系统具有很强的非线性、时变性和扰动性,传统的控制方式难以精确控制系统的轨压。基于BP神经网络辨识得到了非线性柴油机燃油喷射系统模型,提出了一种模型补偿容错控制方法。该方法在PID参数模糊自整定控制的基础上,通过加入一个基于梯度下降算法的误差补偿控制器修正输出偏差,实现了对柴油机燃油喷射系统时变性和扰动性的控制。仿真结果证明了该方法的有效性,与传统PID控制和模糊PID控制相比具有更好的鲁棒性和抗扰动性。     

汽车ABS自适应模糊滑模控制算法研究

基于纵向附着系数一滑移率曲线特性,设计了可进行最佳滑移率估计和校正的自适应调节器,并根据滑移率跟踪最佳滑移率的误差,设计了可进行滑模参数自适应调节的模糊逻辑调节器.利用Simulink建立了ABS的自适应模糊滑模控制器模型和自适应滑模控制器模型,分别对单一路面和不同路面进行了仿真和比较研究,结果显示所提出的汽车ABS自适应模糊滑模控制算法可行,并且利用自适应模糊滑模控制器的ABS纵向附着系数利用率更高、稳定性更好、制动时间和制动距离更短.     

基于电子液压制动系统的防抱死冗余控制研究

基于电子液压制动系统的线控和解耦特性,提出了一种在常规ABS失效时,通过主动调节主缸液压力实现制动防抱死冗余控制的算法。首先分析防抱死冗余功能定义,设计控制策略;然后,采用串级控制理论设计滑移率控制器,内环调节制动液压力,外环跟踪车轮目标滑移率;最后,通过硬件在环试验优化控制器参数,并在高附和低附路面上进行实车算法验证。结果表明,算法能够较好地实现车轮防抱死,在常规ABS失效时保证车辆的稳定性,提高车辆安全性。     

汽车ABS系统智能滑模控制器的研究与设计

文章首先分析了车辆制动系统的主要结构,并建立了其主要功能模块的数学模型;而后在对系统可观测性论证的基础上,将神经网络理论方法和滑模控制理论方法相融合,设计一种基于滑移率的智能滑模控制器,提出了车轮最佳滑移率的离线辨识方法;并将智能滑模控制器和最佳滑移率的离线辨识方法应用于改善车辆ABS系统刹车性能,提高安全控制效果上。对单轮系统车辆的仿真表明:所设计的控制器控制效果具有较强的鲁棒性,无论何种路面车速如何相对于普通的滑模控制器,该智能滑模控制器都能更好地控制车辆使滑移率保持在更佳的数值,从而提高了制动效率,缩短了刹车时间缩小了制动距离。     

轮胎动态摩擦特性对汽车ABS控制系统的影响

基于轮胎的魔术公式模型,研究了轮胎在路面的最佳滑移率和最大摩擦系数随汽车速度的动态变化过程.利用李亚普诺夫稳定性理论,设计了汽车ABS控制系统滑模控制器,基于轮胎的Burckhardt模型,分别在考虑轮胎动态摩擦特性和不考虑轮胎动态摩擦特性时,对汽车ABS控制系统进行了仿真和比较研究.研究结果表明,轮胎动态摩擦特性对汽车ABS的最佳滑移率和轮胎摩擦系数具有一定影响,但是对汽车ABS的制动性能影响很小,因此进行汽车ABS控制系统设计时,可以不考虑轮胎动态摩擦特性的影响.     

基于最优滑移率控制策略的ABS联合仿真

在分析整车多体动力学模型的基础上,设计了基于最优滑移率的制动防抱死系统（ABS）控制模块;通过分析控制系统参数对控制效果的影响,选择最优控制参数进行整车联合仿真。仿真结果表明,其附着系数利用率较好地符合国家制动系统测试标准,验证了基于最优滑移率的ABS控制方法的可行性。     

液压机械无级变速器速比自抗扰控制研究

本文中设计了一种单行星排液压机械无级变速器,并为提高其速比跟踪控制性能,提出一种带前馈的自抗扰控制算法,以实现速比的跟踪控制。首先建立系统数学模型,通过传动系统转速关系的理论分析,得到前馈控制量,进一步采用自抗扰控制器对速比进行闭环控制。接着建立系统仿真平台和原型样车,通过仿真和试验对设计的带前馈自抗扰速比控制器进行验证。结果表明:提出的自抗扰速比控制法能有效实现速比的跟踪控制,与经典PID控制相比,具有速比偏差小、响应速度快、适应性好和抗干扰能力强的优点。     

一种基于模型的最佳滑移率计算方法

基于滑移率控制的防抱制动系统(ABS)实现的难点在于确定各种路况下的最佳滑移率。本文基于μ λ曲线的参数模型,应用Kalman滤波理论实时计算了不同路面下的最佳滑移率。根据Kalman滤波新息序列特性,设计了路面跃变监视器,解决了Kalman滤波算法在检测跃变路面时响应滞后的问题。最后通过计算机仿真,验证了基于模型的最佳滑移率估计算法在车辆防抱制动系统中的可行性和有效性。     

基于自抗扰控制的轮毂电机驱动电动汽车耦合振动抑制

针对路面随机激励和轮毂电机不平衡电磁激励引起的电磁耦合振动对轮毂电机驱动电动汽车的影响，提出一种基于自抗扰的振动抑制方法。建立车辆1/4振动系统数学模型，设计了一种基于自抗扰的控制器，将路面随机激励和电机自身产生的电磁激励视为总扰动进行统一观测补偿控制，并通过MATLAB/Simulink对所提出的控制策略进行仿真验证。结果表明，自抗扰控制对由路面不平度和偏心电磁力引起的电磁耦合振动具有较好的抑制效果。