基于Simulink的ABS仿真

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1、基于Simulink的ABS仿真1.ABS原理1.1ABS的组成ABS通常由轮速传感器、制动压力调节装置、电子控制单元ECU组成。其系统不意图见图1O电千控制单元图1ABS组成系统不意图其中，轮速传感辭用于检测车轮的转速，并将转速信号输入ECUo制动压力调节装置安装有电磁阀，由ECU控制电磁阀的通电和断电以控制不同油路通断进而调节制动力的大小。ECU包括输入电路、输出电路、电源电路、安全检测电路、主控单片机和监控单片机，主要用于接收轮速传感器及其他传感器输入信号，进行放大、计算、比较，并按照特定

2、的控制逻辑，分析判断后输出控制指令，控制制动压力调节装置进行压力调节。1.2ABS的基本工作原理汽车制动时，当附着力对车轮产生的转矩不足以克服制动器所产生的制动转矩时，车轮就会发生制动抱死。此时，如果汽车还未完全制动到停车，车轮就会在路面上产生滑移现象。汽车在高速行驶时车轮被制动抱死将会对汽车行驶安全性造成一系列不良影响。充分合理地利用轮胎与路面间的附着力，可以使车辆在制动过程获得良好的行驶性能，附着力的数学表达式为：F产F』（p式中，—附着力，F乙—垂直载荷，（p—附着系数。在汽车制动过程中，

3、轮胎与路面间的垂直载荷和附着系数会随很多因素而变化。车轮在其滚动平面内相对于路面有滚动和滑动两种运动形式，为表征滚动成分在车轮运动所占比例引入滑移率的概念，其数学表达式如下：v—rcoS=X100%式中，S-车轮滑移率，人，一汽车瞬时速度，厂一车轮半径，车轮角O滑移率与附着系数的关系见图2。车轮在路面上纯滚动时，因为vn.=rcow,所以s=0；车轮在路面上纯滑动时,因为血=0,所以s=100%；车轮在路面上边滚边滑时，因为>ra)w,所以0

4、移率越大。由于轮胎具有一定的弹性，当车轮的滑移率达到20%左右时，轮胎才相对路面发生滑移。在轮胎还没有相对于路面发生滑移吋，轮胎与路面间的附着系数“表现为静摩擦系数，即随着相对滑移趋势的增大而增大，在轮胎相对于路面即将发生滑移时，附着系数“就达到了最大静摩擦系数。轮胎在路面上开始滑移后,附着系数“就表现为动摩擦系数。由于动摩擦系数总是小于静摩擦系数，所以在制动抱死(s=l()()%)时，轮胎与路面Z间的附着系数也就小于轮胎即将在路面上滑移(s=20%)时的附着系数。此外，随着滑移率的增加，轮胎与

5、路面间的附着力在车轮转动平面内的分力也就越来越大，车轮抵抗外界横向干扰力的作用的能力也就越来越小；在垂•直于车轮转动平面内的横向附着系数H也就越來越小，车轮被制动抱死后，轮胎与路面间的附着系数将全部在车轮的转动平面内，车轮将完全丧失抵抗外界横向力的能力，即横向附着系数“几乎减小到0。所以，车轮被制动抱死后，不仅不能产生最人的制动力，而II车轮如果受到横向力的作用还会发生横向滑移，因此，不仅会延长汽车的制动距离，还会使汽车丧失制动时方向稳定性和失去转向操纵能力。另外，制动时车轮发生抱死还会导致轮胎

6、过度的不均匀磨损，也增加了驾驶员在制动时的紧张程度。因此，制动抱死状态是很危险的。在制动系统中附设防抱死系统的目的就在于在车速较高的情况下进行制动时防止车轮发生制动抱死，并将车轮的滑移率控制在最佳滑移率的附近，使车轮既能产生较大的制动力，乂具有较高的抗横向滑移的能力。ABS的工作原理见图3。图3ABS的工作原理图1.3ABS的优点总的说来，ABS装置具有以下优点:(1)改善汽车制动时的效能。(2)改善汽车制动时的方向稳定性。(3)改善汽车制动时的横向稳定性。(4)改善汽车车轮的磨损情况。2.AB

7、S动力学仿真模型的构建2.1汽车动力学模型由于木文主要研究ABS制动过程，故建立车辆系统动力学常用的单轮模型进行仿真分析。其单轮模型受力示意图见图4。单轮模型运动学方程为：dvm一=dt/dcodt=FRf式中，加为1/4整车质量；F为地面制动力；/为车轮转动惯量；R为车轮转动半径；7；为制动力矩；u为车辆速度；血为车轮角速度。图4单轮模型受力示意图2.2ABS整体仿真模型构建本文中ABS整体仿真模型是在MATLAB软件下的Simulink环境中，基于逻辑门限法控制策略构建完成的。逻辑门限法是口

8、前国内外ABS产品广泛使用的一种控制策略，它采用加、减速度门限控制，并附加一些其他门限进行辅助控制，是对非线性控制系统的一种有效控制方法。在ABS系统控制过程中，通过车轮加速度门限、滑移率门限等控制制动系统的增压、保压和减压过程合理变换,将车轮的滑移率控制在最佳范围内，确保汽车的制动安全性。本文针对2011款奥迪A4L车型进行ABS制动仿真,其单轮模型参数见表1,其整体仿真模型Simulink框图见图5。在该仿真模型中，主要包括一下5大模块:轮胎模块、制动器模块、轮速/车速模块、滑移率模块和控制