车辆防抱制动系统及制动稳定性控制策略的仿真研究

论文题目: 车辆防抱制动系统及制动稳定性控制策略的仿真研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 机械制造及其自动化

作者: 唐国元

导师: 宾鸿赞

关键词: 防抱制动系统,车辆动力学,控制,滑模变结构控制,模糊神经网络,仿真

文献来源: 华中科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 研究具有自主知识产权的防抱制动系统(ABS),不仅具有重要的学术价值,而且对提高国产汽车的安全性和增加我国汽车工业的国际竞争力具有重要意义。目前,发达国家对ABS 的研究集中在对其核心技术—控制策略和方法的研究上。本文在分析ABS的控制方法和原理的基础上,对ABS 的控制方法以及车辆的制动稳定性控制方法进行了研究和仿真分析。主要研究成果有: 以车辆的动力学分析为基础,建立基于极坐标地面座标系及车辆动座标系的车辆动力学模型; 用Matlab/Simulink 实现了车辆模型并进行了仿真。提出了ABS 的模糊滑模变结构控制方法,设计了模糊控制器,并应用第二层滑模简化了模糊控制规则。对单轮系统车辆的仿真表明,模糊滑模变结构控制方法能在缩短响应时间的同时抑制系统的颤振。提出了基于遗传算法的在线ABS PID 控制方法。改进了遗传算法的遗传算子,使其具有更高的搜索效率。根据车辆的运行条件实时整定PID 控制参数,使PID 控制器参数随工况而变化,仿真结果表明,基于遗传算法的在线ABS PID 控制方法能有效抑制超调量,控制ABS 跟踪路面条件变化。提出了基于最优控制方法的制动车辆稳定性控制方法,通过对车辆的横摆力矩控制和相应的车轮滑移率和附着系数的调节使车辆保持制动稳定性,对车辆在对开路面的制动工况进行了仿真。仿真结果表明,所提出的控制方法能有效调节车辆横摆使车辆保持制动稳定性。针对车辆制动转向的稳定性问题,提出了基于模糊神经网络辨识的T-S 模糊模型制动转向稳定性的预测控制方法。用模糊神经网络辨识制动转向车辆的T-S 模糊模型,从而将车辆非线性系统模型通过模糊化方法分解为若干线性系统,系统的输出是这些线性系统输出的加权和。根据所建立的模糊模型推导了广义预测控制模型。应用该方法对车辆的制动转向工况进行了仿真。为车辆的制动稳定性控制问题的研究提供了新的思路。构建了车辆动力学仿真系统模型; 基于面向对象方法建立了的车辆动力学仿真系统的体系结构,分析了系统的类并建立了类图,给出了在车辆动力学仿真中建立use case和交互图的方法。根据所建立的软件模型,开发了相应的仿真软件。

论文目录:

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 汽车防抱制动系统(ABS)概述

1.2 车辆 ABS 的构成

1.3 ABS 原理

1.4 ABS 理论研究的关键问题

1.5 本文主要研究内容

2 车辆动力学建模

2.1 引言

2.2 车辆动力学模型

2.3 轮胎模型

2.4 模型的实现及仿真实例

2.5 本章小结

3 ABS 的控制方法分析及模糊滑模变结构控制

3.1 引言

3.2 ABS 控制方法分析

3.3 ABS 模糊滑模变结构控制

3.4 ABS 模糊滑模变结构控制仿真

3.5 本章小结

4 ABS 的实时参数整定PID 控制

4.1 引言

4.2 ABS 的PID 控制方法

4.3 参数整定方法

4.4 基于遗传算法的 ABS PID 控制器在线整定方法

4.5 ABS PID 控制仿真

4.6 本章小结

5 制动稳定性的ABS 调节方法

5.1 引言

5.2 对开路面上的制动仿真及分析

5.3 状态空间模型及状态观测器

5.4 系统的离散化

5.5 最优控制律

5.6 仿真结果

5.7 本章小结

6 基于模糊模型的车辆稳定性控制方法

6.1 引言

6.2 制动转向动力学及横摆角速度反馈控制

6.3 T-S模糊模型

6.4 模糊模型的辨识方法分析

6.5 模糊神经网络辨识

6.6 ABS 作用下的制动转向车辆稳定性预测控制仿真

6.7 本章小结

7 车辆动力学仿真软件原型系统开发

7.1 引言

7.2 问题描述

7.3 系统的体系结构

7.4 程序的框架结构

7.5 用例与交互图

7.6 程序的开发及仿真实例

7.7 本章小结

8 全文总结与展望

8.1 全文总结

8.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读博士学位期间发表论文目录

附录2 ABS PID控制MATLAB源代码

发布时间: 2006-04-05

参考文献

• [1].纯电动汽车再生制动充电安全与制动稳定性研究[D]. 黄晶莹.重庆大学2015
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