汽车防抱死制动系统的滑模变结构控制

论文摘要

防抱死制动系统(ABS)是一种新型的汽车主动安全装置,已在世界各地得到广泛应用,其主要功能是在汽车紧急制动时防止车轮发生抱死现象,从而可以有效提高汽车的制动稳定性,并在制动过程中保持良好的方向性和可操控性。ABS是一种强非线性时变系统,为了满足受控系统的稳定性和抗干扰能力,必须采用鲁棒性强的控制方法进行控制器的设计。本文从提高系统鲁棒性的角度出发,依托滑模变结构控制方法围绕ABS的控制展开研究,主要工作如下：在深入分析了制动防抱死系统基本结构和工作原理的基础上,根据车辆本身的结构特点和物理学原理,在做了一系列有利于简化问题分析与研究的假设之后,对车辆制动过程进行分析进而建立了四分之一车辆的动力学模型和车轮的附着力模型。设计了基于滑移率的改进的滑模变结构控制器。以滑移率的跟踪作为控制目标,对设计的控制器在不同附着系数路面下的制动过程进行了仿真,并与普通滑模控制器下的制动效果进行了对比。仿真结果表明所设计的控制器在快速跟踪路面最佳滑移率变化的同时,充分发挥滑模变结构控制的强鲁棒性,且制动时间短,制动距离短,制动力矩的变化也比较平稳,能够保证车辆制动过程中的性能要求。针对防抱死制动系统(ABS)的强非线性和参数不确定性,设计了具有更强鲁棒性的全程滑模变结构控制器,其仿真结果进一步验证了滑模变结构控制算法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 防抱死制动系统研究的目的和意义
• 1.2 防抱死制动系统概述
• 1.2.1 防抱死制动系统的优点和局限
• 1.2.2 国内外防抱死制动系统发展状况
• 1.2.3 防抱死制动系统发展趋势
• 1.3 ABS基本原理及控制方法
• 1.3.1 ABS理论基础
• 1.3.2 ABS主要控制方法
• 1.4 本文研究的构思和主要工作
• 第二章 滑模变结构理论基础
• 2.1 滑模变结构控制概述
• 2.1.1 滑模变结构控制的定义
• 2.1.2 滑模变结构控制的优点和局限
• 2.1.3 滑模变结构控制系统的发展
• 2.2 滑模变结构理论中"抖振"问题及研究现状
• 2.3 滑模变结构控制系统的设计
• 2.3.1 滑动模态域的设计
• 2.3.2 滑模变结构控制律的设计
• 2.3.3 滑模变结构控制系统稳定性分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 汽车ABS系统建模
• 3.1 汽车制动过程分析
• 3.2 汽车ABS系统的数学模型
• 3.2.1 四分之一车辆模型
• 3.2.2 车轮轮胎模型
• 3.3 本章小结
• 第四章 汽车ABS系统滑模变结构控制
• 4.1 滑模变结构控制系统的设计
• 4.1.1 滑动模面的设计
• 4.1.2 滑模变结构控制器的设计
• 4.2 仿真研究
• 4.2.1 干路面下制动性能仿真研究
• 4.2.2 湿路面下制动性能仿真研究
• 4.2.3 冰路面下制动性能仿真研究
• 4.2.4 混合路面下制动性能仿真研究
• 4.2.5 鲁棒性仿真研究
• 4.3 本章小结
• 第五章 汽车ABS系统基于滑模的鲁棒快速控制
• 5.1 全程滑模控制的原理
• 5.2 汽车ABS系统全程滑模变结构控制器的设计
• 5.3 仿真研究
• 5.3.1 鲁棒性仿真研究
• 5.3.2 干路面下制动性能仿真研究
• 5.3.3 湿路面下制动性能仿真研究
• 5.3.4 冰路面下制动性能仿真研究
• 5.3.5 混合路面下制动性能仿真研究
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢