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1、782009年2月中国制造业信息化第38卷第3期计算机仿真技术在汽车ABS系统性能分析中的应用王凤军(无锡商业职业技术学院机电系,江苏无锡214153)摘要:利用MATLAB/SIMULINK仿真软件,对汽车ABS系统性能进行了仿真研究,经过计算、推导,建立了适合汽车ABS系统的4个重要模型,即整车模型、制动器模型、轮胎模型、控制器模型。应用MATLAB/SIMULINK软件建立了ABS系统制动性能仿真模型,同时对车轮加减速度门限值的控制方法进行了仿真研究分析,仿真结果表明,采用P1R4控制逻辑,能较好地利用路面的
2、附着性能,提高汽车制动效果。关键词:ABS;仿真;模型中图分类号:TP391.9;U463.5文献标识码:A文章编号:1672-1616(2009)03-0078-04目前对车辆动力学系统建模大多采用MAT2学系统输出的实际车轮滑移率,反馈气压值与制动LAB/SIMULINK软件。MATLAB是美国Math管路压力值求和后,再输入给汽车动力学系统。汽Works公司于1984年推出的“MatrixLaboratory”车动力学系统模块就是整车模型、制动器模型和轮(缩写为MATLAB)软件包。1990年MathWork
3、s胎模型的体现,如图1所示。公司为MATLAB提供了一个新的控制系统模型,即图形输入与仿真工具,并定名为SIMULAB,在1992年正式改名为SIMULINK。SIMULINK是为MATLAB模拟动态系统而提供的一个面向用户的交互式程序,它采用鼠标驱动方式,允许用户在屏幕上绘制框图,模拟系统并能动态地控制该系统。它还提供了两个应用程序扩展集,分别是SIMULINKEXTENSIONS和BLOCKSETS。图1制动系统仿真框图SIMULINKEXTENSIONS是支持在SIMULINK1.1轮胎仿真框图环境中进行系统
4、开发的一些可选择的工具类应用[1]轮胎仿真框图输入为轮速和车速,合成后由滑程序。本文利用MATLAB/SIMULINK仿真软移率函数模块计算出车轮的实际滑移率,由附着系件,采用P1R4控制逻辑的逻辑门限控制方法对数模块计算出附着系数输出值,如图2所示。ABS性能进行了仿真研究,主要分析了当外界或汽车参数变化时ABS系统的工作性能。1仿真模型的建立本文是采用MathWorks公司最新开发的MATLAB6.5+SIMULINK进行ABS系统建模仿真。在数学模型的基础上,将整车模型、制动器模型、轮胎模型以及控制器模型用M
5、ATLAB/图2轮胎仿真框图SIMULINK建模工具建立仿真模型,以进行制动1.2制动器仿真框图[2]控制的纯模拟研究。本仿真系统以实测管路压制动器仿真框图输入为制动力矩和车辆减速力为输入,即图中管路压力。它接收来自汽车动力度。制动力矩输入是制动管路气压与控制器反馈收稿日期:2008-10-14作者简介:王凤军(1969-),男,辽宁抚顺人,无锡商业职业技术学院副教授,工学硕士,主要研究方向为车辆工程。·应用研究·王凤军计算机仿真技术在汽车ABS系统性能分析中的应用79值之和与制动力矩增益模块的积。制动器仿真框真,
6、并对仿真结果进行了研究分析。图5～图12图中也有两路输出:一路为地面制动力输出;一路为实际滑移率输出,如图3所示。图5前轮车速和轮速图3制动器仿真框图1.3控制器仿真框图用MATLAB/SIMULINK,建立P1R4控制逻[3]辑的ABS模型,仿真结构框图如图4所示。图6后轮车速和轮速图4控制器仿真框图图4中被控制量输入端来自车辆动力学系统模块,它将被控制量送给ABS控制器。在P1R4控制逻辑中,车轮加减速度和车轮加减速度变化率2个量作为被控制量输入。不同的控制逻辑是通过控制算法模块分别得到的,该模块是SIMULI
7、NK提供的MATLABFunction函数,只要依照该函数的规定格式,编写出各种控制逻辑的算法程序,就可以对各种不同的控制逻辑进行研究。图7前轮滑移率图4中从分解模块反馈至合成模块,实际上是一个控制标志,在算法程序的编写中要用到。汽车制动系统从增压切换到减压或者从减压切换到增压时,均需要一定的过渡时间,这主要是由于制动系统的滞后造成的,在ABS控制器中用传输延时模块来模拟制动系统的滞后效应,这一点在ABS[3]控制器的设计中很重要。2仿真结果分析本文以国产中通LCK6606D豪华中型客车为研究对象。利用仿真模型,对
8、影响汽车ABS系统图8后轮滑移率性能的不同因素(路面、初速度、载荷等)进行了仿802009年2月中国制造业信息化第38卷第3期为干混凝土路面、初速度35km/h的空载仿真图形。汽车ABS的控制性能受很多因素的影响,主要因素为路面附着系数、初速度、载荷等,并根据仿真得出的数据来分析这些因素对汽车ABS制动性能的影响。2.1路面对汽车ABS系统性能的影响本文研究
