金彪

摘要：目前ABS已经成为公交车的标配，EBD能够有效辅助ABS制动系统，进一步提高制动效能缩短制动距离，确保车辆平稳行驶。本文首先阐述了ABS/EBD在不同附着情况下的控制策略，然后基于滑移率选取最佳控制策略为研究对象，建立Carsim的车辆动力学模型，并以Carsim对ABS/EBD控制数据进行仿真模拟，最后通过数据分析得到ABS较为适用PID控制算法，EBD较为适用逻辑门限控制算法进行车辆制动控制。

关键词：ABS/EBD；仿真分析；控制策略

引言

稳定的制动方向、短距离制动以及对附着系数的利用是ABS最显著的特点。然而在汽车制动系统中还有很多的控制缺陷并不是ABS所能解决的。最突出的就是当车轮滑移率比较小，还没出现在ABS可以监测的范围内，制动压力在每个车轮上分配均匀，但是前车轮和后车轮已经出现对载荷分配的异常改变，前车轮和后车轮没有同时达到滑移时间的最佳点。本文相对于单一的ABS、EBD在功能上进行了一些调整，它在汽车进行制动的时候，不断地对每一个轮胎与地面的摩擦状况进行计算，并且对制动装置实时加以改变，使制动与摩擦达到相对平衡状态，从而保证车辆制动安全。

1 ABS/EBD控制策略分析

1.1 直线行驶制动时的EBD控制策略

（1）综合控制减速度与滑移率

EBD的介入控制是根据车辆制动时速度下降的幅度不能超过减速度阀值，或者车速下降时的滑移率不得高于设定值。

（2）采用滤波后的后轮减速度与车减速度差值进行控制

上述对滑移率进行控制存在一定的技术难度，因为滑移率的参考变量是轮速度，若轮速不精确，则会使滑移率出现偏差，进而影响EBD对应的制动力分配。若对车速和轮速进行滤波，排除干扰参数，则会有效提高速度的精确度。

（3）基于轮胎影响因素（胎压和温度）下的滑移率控制

由于考虑到了轮胎的内部因素，所以该种控制方式更加精确可靠。但是这种控制模式需要压力传感器来测量车辆载荷动态变化，测得的压力数据和轮胎转速是滑移率的重要参考数值。在实际的应用过程中，该模式下EBD的响应速度更加快速、准确。

1.2 转弯制动时的EBD控制策略

车辆在转弯时，由于受到离心力的作用，外侧车轮比内侧车轮更易受到侧向挤压，同时外侧车轮的转速比内侧车轮快。在此情况下，对制动滑移率进行计算时时，即使滑移率不等于零，汽车的内侧车轮也没有发生滑移，但是内后侧车轮受这样的情况的影响更大。下列即为补偿轮速和内后轮修正轮速的计算步骤：

补偿轮速=（两前轮轮速的差值+两后轮轮速的差值）除以因数k；内后轮修正轮速=传感器测得的轮速+补偿轮速；其中因数k可以由参考文献来获取，k范围为（1.5～4）。

1.3 ABS控制策略

1.3.1 ABS的控制机理及控制参数

通常情况下，路面附着系数不会完全相同，在车轮快要出现抱死现象时，能够根据车速求出滑移率。为了避免车轮出现抱死的情况，必须在车轮制动的每个环节中，利用保压、增压以及减压等措施来让车轮的滑移率维持在最佳值。

1.3.2 ABS的控制方法

（1）基于车轮加、减速度门限值的逻辑门限值控制法

一般情况下，成熟的ABS产品选择的是逻辑门限的方法。逻辑门限值控制法中的门限值及保压时间是通过长期的数据经验总结出来的方法，没有系统的、完整的数学模型，所以该种方式存在缺陷，无法到达最佳滑移率，存在一定的波动范围，所以稳定性欠缺。

（2）基于车轮滑移率的控制法

本文采用PID控制策略实现ABS控制。由于PID控制较为简单，既不需要数学模型复杂的计算，也不需要线性调节。所以设定控制变量为实际滑移率与目标滑移率差值e，即e=λ2-λ1（λ1为目标滑移率）。PID控制器根据差值e计算控制压力传输给ECU，ECU控制执行机构做出相应改变，并把反馈信号传输给PID控制器形成控制策略闭环。

2基于Carsim软件的车辆动力学建模

2.1Carsim软件简介

CarSim是一款车辆动力学的仿真软件。主要有以下特点：使用方便、有良好的扩展性、运算迅速、价格较低、仿真精确、行业标准软件。

2.2Carsim模型的建立

2.2.1轮胎建模

CarSim轮胎模型可以设置为内部和外部两种模型。本文仿真将采用郭孔辉教授提出外接统一轮胎模型。

2.2.2悬架模型

悬架模型主要有基本结构参数，建立前后悬架模型，主要包括下面两部分，具体为运动学与弹性运动学。利用ADAMS的悬架模型进行仿真分析就能获得K&C特性参数，并且将参数与悬架K&C试验台得出的试验结果进行对比，以此检验模型是否准确。

2.2.3制动系统模型

制动系统模型包含多个参考数值图形，主要有制动力矩曲线，制动压力分配比例曲线，流体动力学参数，ABS关闭和开启的滑移率门限值等等。

2.2.4液压调节器建模

HCU子系统的输入为控制信号，控制信号1、2、3分别表示增压、保压以及减压；Multiport Switch模块表示的是控制输入端，在控制信号进入输入端时，如果是第一个控制信号，那么该模块的第一个数据输入端将会被触发，该模块将会输出它上方的第2个输入端的信号。

MultiportSwitch模块的输入端，通过积分模块的作用，输入端的数据将会变为Pw。车辆模型子系统的输入流程为：PwX Kpb= Brake Torque其中Pw為HCU子系统；Kpb为制动效能因数。通过计算Mux模块和Relative Slip模块确定滑移率然后传输给HCU系统。

3 ABS/EBD仿真结果分析

本文在研究时选用的是两轮车辆模型和UnitireModel轮胎模型，通过Matlab/Simulink与Carsim对转弯制动过程进行仿真，并运用EBD算法进行控制。

在对分离路面进行仿真过程中，控制方法保持不变，只改变对路面状况。与直线工况相比，转弯时的路况十分复杂。因此，在满载时，其仿真结果不理想，后轮的制动力比较小。综上所述，必须同时对路面和载荷进行识别，在制动时实行滑移率寻优。

根据仿真结果分析，PID和逻辑门限控制算法在空载时得到较好的仿真结果。车辆满载仿真图像显示前后制动力分配在理想曲线下方。不过PID存在固有缺陷，在不同的路况和负载下无法与理想曲线完全重合，所以要根据实际情况及时调整PID控制器参数值。若应用神经网络PID控制法对参数自动调整反馈，将会趋近于理想曲线，同时也可以验证最佳滑移率。

4结论

本文探讨和验证不同情境下的ABS和EBD的控制策略，利用Carsim软件进行车辆动力学建模取得了较好地模拟效果。主体思路的最佳选择是在EBD控制之后，采用前后轮滑移率差作为PID的控制变量。区别于不同行驶状态下，选择直线状态和转弯状态的最佳控制策略。同时根据路面附着系数的不同，利用EBD控制算法验证在满载和空载条件下转弯制动，确定ABS使用PID控制策略、EBD使用逻辑门限控制策略能够取得良好的试验效果，有效提升车辆的制动安全性。

参考文献：

[1]刘国福.基于PSPICE的ABS轮速信号处理电路的设计[J].汽车电器，2013（3）.

[2]徐能伟.汽车制动防抱死与电子制动力分配的探讨[J].公路与汽运，2014（2）：4-6.