整车ABS性能检测台的模糊控制与仿真研究

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汽车从发明到今天已经一个多世纪了,随着现代科学技术的飞速发展和人民生活水平的不断提高,人们对汽车性能的要求也越来越高,从最早对汽车动力性和越野性的要求逐渐向经济性、舒适性和安全性方向发展。 未装备ABS的汽车在紧急制动时,车轮将很快抱死,在这种情况下汽车基本丧失了抵抗侧向力的能力,很容易发生跑偏、失去转向能力以及甩尾等危险工况,不利于行车安全;而装备了ABS的汽车,在制动时可以极大地提高汽车制动过程中的操纵稳定性,有效地缩短制动距离,从而在一定程度上保障了行车安全性。由于ABS的优越性,在汽车普遍安装ABS是不可避免的趋势,而且随着我国对汽车性能法规的严格要求,进行ABS台架检测是势在必行的。由于现在国内还没有适合检测线使用的、性能可靠、功能齐全的ABS检测试验台。本论文在此基础上对适合汽车综合性能检测线应用的ABS检测台进行较详细的研究,提出了一种适合在台架进行ABS检测的ABS检测台设计思想,并对试验台进行理论分析和模拟仿真。汽车的制动性能是汽车的主要性能之一。随着我国高速公路通车里程的增加,汽车速度的提高,汽车制动性对保障交通安全尤为重要,此时作为保证汽车行驶安全性能的ABS就显得重要了。然而,随着车辆的使用以及其它一些因素都可能导致汽车制动防抱死系统(ABS)工作性能下降或失灵,给车辆的安全行驶带来了隐患。现有的检测手段无法满足在检测线上对整车ABS快速准确检测,需要研究一种满足这种要求的ABS检测设备。文中分析了ABS的基本原理、结构、ABS不同通道数与布置方式及其对ABS性能的影响。分析了汽车ABS在不同附着系数路面上制动时压力调节过程。对装有ABS的汽车在道路上制动时进行运动和力学分析,建立了汽车制动时车辆模型。文中对汽车在不同附着系数滑移层上制动时进行受力和运动分析,滑移首先出现在低附着系数层面上。由于现有的试验场地和检测设备一般只<WP=96>能提供一种固定的附着系数,在ABS检测中无法为其提供使其进入工作循环的低附着系数路面。根据汽车在滑移层上受力分析,假如我们可以提供不同附着系数的滑移层,则可以为汽车提供不同附着系数的路面,解决在实际中低附着系数难模拟的缺点。文中根据这一思想,在台架试验时的滑移层用台架滚筒来代替,用电磁滑差离合器来模拟不同附着系数路面,这样汽车在台架上制动时,由于滚筒与轮胎间的附着系数大,而电磁滑差离合器端的模拟附着系数小,滑移最先出现在电磁滑差离合器端,控制电磁滑差离合器的输出端扭矩,就可模拟不同附着系数路面,为在台架上检测时ABS进入工作循环创造了条件,也解决在台架检测时附着系数固定的问题。在台架检测时,为了真实的模拟汽车在道路上的状况,需要在台架上对汽车的惯量进行模拟。在一般情况下,采用具有一定旋转惯量的飞轮来模拟汽车在道路上具有的惯量。由于飞轮具有确定的模拟惯量,在试验台上,为了精确的模拟各种不同型号汽车惯量,需要配备具有不同模拟惯量的飞轮,以根据需要来选择不同模拟惯量的飞轮进行组合,这样为了比较精确的模拟各种车辆惯量就需要不少的飞轮,结果设备的结构很庞大,造价成本高,占用很大的地方,不方便室内安装使用。为了减少模拟飞轮的个数和对汽车的运动惯量进行无极模拟,在此试验台设计中采用一个飞轮模拟汽车中最小的运动惯量,而相对别的车型,采用电模拟作为补偿的方法。电模拟方法是为了模拟机械惯量,利用调整系统及计算机控制进行补偿,使试验系统的动力特性与具有大惯性飞轮系统一致,即转速变化与具有相应惯性飞轮的转速变化一致。由于变频调速电机具有调速范围广、性能稳定等特点,所以在试验台上采用变频调速电机作为电模拟惯量的动力源。文中详细分析了在试验台上电模拟方法的实现过程,为实际应用提供理论依据。在试验台上为了对汽车的惯量进行实时模拟,需要对变频调速电机进行实时控制,使电模拟惯量与汽车具有的惯量相同。由于检测台是一个复杂的系统,呈现出较强的非线性,要想精确地对其进行控制是非常困难的。模糊控制是基于模糊推理,模仿人的思维方式,对难以建立精确数学模型的对象实施的一种控制,是处理控制系统中不精确性和不确定性的一种有效方法,对非线性系统具有很强的鲁棒性。由于基于人工知识和经验的模<WP=97>糊控制可以很好的解决复杂系统的控制问题,此方法无需建立系统的模型,所以本文采用这种先进的控制方法对整车ABS检测台进行控制。针对整车ABS检测试验台,本文设计了双输入单输出的模糊控制器系统,详细分析了输入和输出变量的模糊化、输出变量的反模糊化和相应的控制规则。模糊控制器的设计重要的是模糊控制规则的设计,它的好坏直接影响到模糊控制器的性能,由于规则是根据人的知识和经验设计的,本文设计的模糊控制器具有25条控制规则。计算机仿真技术是研究复杂问题的重要方法和手段。它与常规的试验分析方法相比,不仅具有分析速度快、精度高、周期短等优点,而且还能解决一般常规方法不能解决的问题等。由于试验条件的有限,本文对基于整车ABS检测台的模糊控制器进行了MATLAB仿真分析,仿真中最大误差为3.1%,表明本文设计?
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