基于LuGre动力学摩擦模型的路面估计与车辆制动控制研究

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1、上海交通大学硕士学位论文摘要基于LuGre动力学摩擦模型的路面估计与车辆制动控制研究摘要防抱死制动系统能保证汽车制动时的制动距离和方向稳定性，但传统的ABS装置对汽车行驶状况的适应性不能充分利用轮胎/路面间的附着力，而且传统的路面估计方法不能准确反映实际的路面摩擦状况。LuGre轮胎动力学摩擦模型与传统的“魔术公式”轮胎模型相比，能够较为精确的描述轮胎与路面之间的摩擦行为，更适合用来研究汽车的制动瞬态响应。本文在介绍LuGre轮胎动力学摩擦模型的基础上，利用单轮汽车操纵模型建立系统动力学模型，详细分析系统各个参数对轮胎/路面稳态摩擦特性的影响，对制动压力调节采用增压

2、、保压、减压三种常规调节方式，设计汽车制动自适应控制器、轮胎内部摩擦状态观测器和路面估计器，并用Matlab/simulink实验分析汽车的制动过程，实现参数估计、制动过程的时域仿真等，根据仿真实验结果，比较基于动力学摩擦模型的制动控制与传统制动之间的不同，探讨改进提高制动效果的方法，包括模型、控制策略的改进和制动压力调节等。结果表明，用LuGre动力学摩擦模型设计车辆制动控制器能使汽车应对不同路面、行驶条件、车速变化等实时调整自适应制动控制策略，提高制动效果。这对提高汽车制动安全性具有重要意义。关键词：LuGre轮胎动力学摩擦模型，路面估计，参数自适应律，制动控制

3、I上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACTOn-LineRoadConditionEstimationandVehicleBrakingControlBasedonLuGreTireDynamicFrictionModelABSTRACTAnti-lockBrakingsystem(ABS)iswidelyusedtoimprovethesafetyofautomotivebrakingprocess,buttraditionalschemeofABScannotmakebestuseofthefrictionforcebetweentireandroadsur

4、face,andthemethodofroadestimationcan’taccuratelydescribethedifferentrealroadcondition.AnewmethodforvehiclebrakingcontrolandroadidentificationwasintroducedusingtheLuGretiredynamicfrictionmodel,whichisusuallyregardedasthemostcomprehensivecontrol-orientedfrictionmodeltodatefortheconsisten

5、cywiththe“magicformula”.Basedonthismodel,howthesystemparametersaffectthesteadypropertyoftire/roadfrictionwasanalyzed,andtheparametersthatmustbeaccuratelyestimatedwasobtained,thenanadaptivecontrolschemeforbrakingofvehicleswasdesignedusingcalculatedslipping-rateasareference,forthepurpose

6、ofoptimizationofbraking.Moreover,roadparameterwasestimatedusingaparameteradaptationlaw,calledMITrule.Allthealgorithmswererealizedbasedonthatthebrakingpressurecanonlybeadjustedwiththreemethods,i.e.,increasing,maintaininganddecreasing.Thevehicleresponseunderseveralroadconditionsandotherv

7、ariantautomotivecruiseconditionsissimulatedusingmatlab/simulink,aswellasroadconditionon-lineidentification.Accordingtothesimulationresults,thedifferencebetweenthemethodintroducedandtraditionalwereII上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACTdiscussed,andseveralproblemstoimprovethebrakingpropertyaswell.Si