朱勇 赵垚森 徐小东



基于滑移率的ABS滑模控制策略

朱勇 赵垚森 徐小东

重庆交通大学机电与车辆工程学院，重庆 400041

基于MATLAB/Simulink平台，修改Simulink自带的防抱死系统（ABS）仿真模型，建立ABS的SMC控制器。通过仿真得到，ABS模型在汽车初速度为90 km/h，在SMC控制策略下制动至速度为零只需要2.4 s，制动距为35.08 m。从实验结果来看，ABS滑模控制策略是较为理想的控制策略。

MATLAB；Simulink；防抱死系统；滑模控制；仿真

引言

防抱死制动系统（Anti-Lock Brake System，ABS）已经成为汽车中必不可少的零件[1]。汽车中运用ABS的主要目的在于防止车轮因抱死而发生的失去转向能力或后轴侧滑等现象以提高车辆制动安全性，同时也可以减短制动距离[2]。

1978年，奔驰和宝马公司率先在汽车上装备ABS系统。90年代，BOSCH成为ABS最大的制造商。目前，ABS系统成为汽车的标准配置[3]。

目前主要有PID控制[4-5]、鲁棒控制[6]、ABS耗散功率控制方法[7]、逻辑门限值方法[8]、滑模变结构控制[9]、模糊控制[10]等。本文拟通过对ABS系统基本原理、结构和控制方法的研究，在MATLAB软件中Simulink仿真环境下对滑模控制策略进行仿真分析，并建立ABS系统的车辆动力学仿真模型、车辆制动器模型、轮胎模型等。

1 系统模型的建立

1.1 单轮模型

关于车辆模型，本文只需要进行制动研究，故选择较为简单的单论车辆模型。根据受力分析建立如下车辆动力学模型，并假设：

（1）车辆在笔直的道路上行驶；

（2）车辆各轮有相同的机械特性；

（3）制动时车体质量平均分配在各轮上。

车轮的运动方程可表示为：

1.2 轮胎模型

制动过程中轮胎附着力和其他各种参数之间的函数关系式即为轮胎模型系式来表示。……