基于路面辨识的主动避撞制动系统关键技术研究

来源 :江苏大学 | 被引量 : 13次 | 上传用户:shajia0902
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汽车产业的飞速发展,不仅带来保有量的不断增加,也导致交通安全问题日益突出。近年来,随着电控技术的成熟,智能化汽车的研究成为热点。主动避撞系统作为最重要的主动安全技术,越来越受到各大研究机构的重视。但仅依靠空间信息对制动、转向等执行机构进行决策和控制会引发一系列安全问题,尤其在恶劣环境下常见的车辆追尾、侧滑等交通事故,都是由于路面信息的缺失导致对于制动力控制不准确。针对此问题,本文将结合避撞系统在主动制动过程的需求,识别路面信息,并改进制动系统方案。首先,通过分析现有的路面辨识和制动系统方面的研究成果,提出路面条件是制约制动效能的主要因素,并根据主动避撞系统要求设计基于路面辨识的防抱死制动系统方案。利用辨识的路面峰值附着系数计算出制动压力作为阈值,在达到防抱死条件时实现直接控制。其次,实现制动方案的第一步是路面辨识。通过研究Burckhardt轮胎-路面数学模型,设计了路面峰值附着系数辨识算法。考虑到理论的有效性,先进行基于Burckhardt模型中几种典型路面在Simulink中的仿真;再利用CarSim车辆动力学仿真软件作为整车及路面输入,与Simulink联合仿真,提高仿真的精度。结果表明,所设计的路面峰值附着系数辨识算法精度高,实时性好,适用于包含典型路面的任何路面,且对变路面同样有效。进一步,主动避撞系统对于车辆制动减速度的准确控制,要求制动系统能快速响应,准确获得目标制动力。所以,接下来对制动系统的压力控制进行研究。现有的电控液压系统(EHB)采用的是高速开关阀,不便直接控制制动压力,且在防抱死的过程需要通过不断的增压与减压。为了便于主动避撞过程中对制动力的准确控制,采用比例阀改进EHB系统,并建立轮缸压力在增压减压过程的仿真模型。为了快速准确的制动压力控制,设计单神经元PID压力控制器,仿真结果表明响应速度较快,动态跟踪效果好,且无稳态误差。最后,为了进一步验证制动系统的有效性,通过CarSim/Simulink联合仿真,与传统的ABS进行对比分析。为了减小初始增压过程中不同制动执行机构的影响,要求制动压力快速达到防抱死临界值,进行两种制动方案在要求最大制动力时的紧急制动。仿真结果表明,本文所设计的制动系统相较于传统ABS系统制动性能更优越,尤其是在不同的路面条件下,都表现出较好的制动效果。解决了传统ABS在较差路面制动距离增加的问题,制动距离最大可缩短16%。
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