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原文传递 ABS模拟仿真与模糊控制设计

论文题名：	ABS模拟仿真与模糊控制设计
关键词：	汽车防抱死制动系统;模糊控制;单片机;轮速传感器;采集模拟;模拟仿真;车辆工程
摘要：	随着汽车工业的不断发展，高速公路网络的延伸和汽车速度的提高，研究高性能制动系统是减少事故和促进汽车工业发展的重要措施。从20世纪80年代以来，抱死制动系统(ABS)被广泛研究和应用。为提高ABS性能，本文对传感器技术、控制方法、单片机技术和Matlab软件的应用等做了深入的研究，从而为ABS的设计改进和升级换代开辟了有利的途径，本文主要研究内容如下： (1)ABS控制算法的研究和Matlab的应用由于汽车本身参数及行驶工况的复杂特性，采用基于模型的现代控制理论方法所得效果并不理想，而基于经验式的常规控制方法要依据大量的道路试验确定一些经验控制算法及参数，如PID。目前硬件水平发展很快，最优控制、自适用控制、非线性控制等较为复杂的算法也得到应用。ABS及车辆系统建模难度大，具有高度非线性和不确定的时变性，需要将知识和经验引入以形成智能控制，如模糊控制、神经网络控制。采用何种控制技术不仅依赖于计算机硬件技术的发展，还有依赖于软件技术。由于控制及其算法的复杂性，寻求更强有力的开发环境及编程工具变得愈加重要。近年来控制系统的计算机辅助设计系统(CACSD)发展迅速，其中MATLAB/SIMULINK的出现为汽车ABS的设计和模拟注入生命力。将模糊控制理论引入汽车防抱死制动系统，利用MATLAB模糊逻辑工具箱，针对简化的模型，设计模糊控制器。通过计算机数字试验仿真结果表明该控制器能取得较好的效果。 (2)ABS用单片机开发研究和算法仿真软件目前广泛采用的是电控防抱死系统，其核心是单片机控制器。随着功能技术和应用水平的提高，单片机应用研究在ABS领域将进一步深入。本文研究了ABS用单片机的开发思路和设计方法，利用单片机控制器各种外部端口的资源，内部的存储器，中断等，充分发挥他的运算速度。提出了ABS数据采集与算法仿真专用软件的框架，突出对高速数据的采集、轮速计算与滤波、参考车速和滑移率计算、轮加速度计算和防抱死制动控制逻辑分析等功能的重要性，以便为ABS的测试分析、研究开发提供方便有效的工具。 (3)模糊控制器的设计模糊控制属于智能控制，是一种模拟人类智能的形式，它是在被控对象的模糊模型的基础上，运用模糊控制器近似推理等手段，实现系统控制的一种方法。本文根据防抱死制动系统的工作原理，模糊控制的性能特点，车辆系统模型及车轮轮胎模型，利用轮速传感器，对轮速进行滤波、放大、整形等实现了车轮速度的采集。采用基于车轮滑移率的防抱控制理论，根据车速、轮速来计算车轮滑移率。由参考滑移率计算出滑移率的误差、误差变化率并作为控制器的输入变量完成了模糊控制的模糊化、模糊推理、模糊判决。在模糊推理中，在通用的模糊推理算法的基础上概括为一个解析式，考虑不同的误差等级下采用不同的修正因子来调整，以实现对模糊控制规则的自调整，形成了控制规则状态表。在硬件设计方面，根据系统选择了16位单片机，设计出信号输入回路、输出驱动回路、电源部分。
作者：	蔺玉辉
专业：	车辆工程
导师：	张天侠
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东北大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文