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汽车制动控制是汽车电子领域备受关注的研究问题。防抱死制动控制以及在传统机械制动系统中附加能量回收功能的混合制动控制不仅可以提高制动性能,也对提高车辆的操控性、经济性具有重要意义。 本文紧密结合工程应用背景,针对汽车防抱死制动和电动汽车混合制动进行滑移率控制方法研究。主要内容分为两个部分:其一,分别讨论了防抱死液压制动系统中开关阀和流量阀带来的控制问题,设计了状态依赖的多模式切换控制律,并给出了一种开关阀、流量阀混合液压制动系统的控制方法;其二,将混合制动问题转化为滑移率控制问题,并分别提出了再生制动并行作用的独立控制、再生制动和机械制动协调作用的综合控制两种设计方法。论文的主要内容如下: 首先,在对1/4车辆动力学、轮胎–地面摩擦特性、液压执行器特性等系统分析的基础上,显式考虑执行器增压、保压、减压多个模式切换的工作特征,建立了基于滑移率描述的控制模型,并结合相平面方法和整车动力学仿真软件对模型的有效性和适用性进行了分析和评价。 其次,对于广泛应用的开关阀防抱死制动系统,将其不连续控制特性描述为带有死区的继电特性,并提出了由连续状态反馈函数和继电函数构成的非线性反馈控制律,可将滑移率收敛至期望滑移率的指定邻域中;考虑到闭环系统的不连续特性,采用Filippov意义下的非平滑分析方法,从理论上保证了闭环系统平衡域的渐进收敛性,并结合相平面方法对控制器特性进行了分析;最后,基于硬件在回路仿真系统对各种工况进行了大量分析和测试,并通过实车道路试验对典型路况制动控制进行了验证。 再次,对流量阀防抱死制动控制方法进行研究。流量阀结构复杂,难以进行机理建模,本文采用实验方法对流量阀液压特性进行建模和实验验证;在此基础上,将流量阀防抱死制动控制问题分解为以力矩变化率作为虚拟控制输入的滑移率控制器设计和基于液压模型的制动力矩控制两部分处理。其中,滑移率控制问题描述为由三个控制输入受约束的子系统构成的切换系统的镇定控制,并基于状态空间划分和Lyapunov方法提出一种切换控制律;而后结合相平面方法和整车动力学仿真软件对控制器的主要特性进行分析和验证。此外,融合开关阀和流量阀防抱死制动控制器设计思想,为混合使用流量阀、开关阀的防抱死制动系统提出了一种统一的控制算法,并通过硬件在回路仿真进行了分析验证。 最后,针对混合制动控制进行分析和研究。混合制动系统在传统机械制动系统基础上增加了再生制动,因此需要重新考虑前、后轮制动力分配的控制问题;本文将混合制动控制转化为滑移率控制问题,并提出一类基于滑移率的闭环控制结构。该控制律不改变从动轮控制方式,而是以从动轮滑移率为参考,着重考虑驱动轮的滑移率控制;依据驱动轮制动力矩的调节方式,分别提出以再生制动力矩作为控制输入的并行控制,和以机械力矩、再生制动力矩作为控制输入的综合控制;主体控制器采用滑模控制方法设计;最后,结合整车动力学仿真软件在多种工况下进行仿真验证和对比分析。