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原文传递多轴车ABS算法研究及硬件在环测试

论文题名：	多轴车ABS算法研究及硬件在环测试
关键词：	仿真测试;制动防抱死系统;多轴车;在环仿真
摘要：	随着多轴车在工程建设及国防建设方面的应用日益增多，人们对多轴车的安全性也提出更高的要求。制动安全性作为车辆行驶安全性中的基本性能，各国都对其作出了严格规定。而为了进一步提高车辆在行驶中的制动安全性能，制动防抱死系统ABS应运而生。ABS作为一种有效的主动安全系统，能在车轮即将抱死的时候进行自动减少制动力矩的控制，从而有效控制车轮的滑移率，使其保持在安全的范围之内，进而有效提高了车辆在弯道制动时候的转向能力，也避免了车辆在制动时产生侧滑甩尾等危险情况的发生。目前，ABS已经广泛应用于乘用车领域，而它在商用车，尤其是多轴车领域的应用及研究还甚少。与两轴车相比，多轴车的底盘更长，负载更大，因此日益增加的车速使得多轴车的安全性能面临更大的挑战。更长的车身在车辆发生侧滑甩尾时会对车辆本身以及道路的安全造成比两轴车更大的破坏。而多轴车的轴荷计算较两轴车更加复杂，因此准确计算轴荷从而进行准确的路面识别，对多轴车减少制动距离和减少由路面附着不同而产生的横摆运动有着重要意义。　　本文以每个车轮都单独配置传感器和调压阀的四轴车为例，比较全面地介绍了多轴车制动防抱死系统ABS的相关算法。其中单轮控制策略包括工程PID控制、滑动模态控制等。在研究以上控制算法的基础之上，本文将分数阶微积分应用于滑模控制中，并通过对非线性系统的控制理论进行研究。本文针对目前广泛使用的开关阀ABS，提出了改进的反馈控制算法。为了使ABS的控制效果进一步提升，如减少制动距离，减少对开路面制动时的横摆运动，本文提出基于模糊逻辑的最佳滑移率识别方法，基于典型路面距离因子的最佳滑移率估计算法，以及邻近法最佳滑移率识别。因为本文所述的控制算法全都基于车轮滑移率，而且滑移率是由车速和轮速经过计算得出，但是车速无法通过ABS系统所带的轮速传感器直接获取，所以车速估计的准确性是关系到控制效果的关键因素。本文首先提出基于 ESP传感器的多轴车辆状态估计方法，并将该估计方法进行纵向动力学简化，提出基于车身加速度和轮速信号的多轴车状态估计方法，再次简化后，本文进一步提出基于轮速信号和ABS控制信号的车速估计方法。经过一系列软件仿真及硬件在环仿真的验证，证明了本文提出的算法的有效可行性。　　本文的研究从建立多轴车制动动力学模型开始。首先分析多轴车制动动力学与两轴车制动动力学最主要的差别在于轴荷的计算，接着本文提出考虑悬架刚度和阻尼作用下的多轴车轴荷计算方法。结合制动系统模型，车轮转动模型以及路面附着等模型，得到整车制动动力学模型，并与商业模型进行仿真对比。建立了有效的单轮系统模型，并在单轮系统模型之上研究固定目标滑移率的控制算法，提出了改进的开关阀反馈控制策略，并进行单轮的仿真测试。本文根据多轴车动力学模型，进一步提出三种最佳滑移率识别算法，并根据仿真结果分析三种方法的优劣。根据对多轴车制动动力学的研究结果，分析了单轮控制策略和最佳滑移率识别所需的状态参数包括车速、轮速、车轮角加速度、附着系数等车辆系统状态参数。为了获取这些参数，本文从多传感器的车辆状态估计方法开始研究，逐渐减少传感器，对状态估计算法进行简化，得到基于控制信号和轮速信号的车辆状态估计方法。最终综合各算法，进行硬件在环仿真测试。
作者：	张巍
专业：	车辆工程
导师：	过学迅
授予学位：	博士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文