1. 研究目的与意义
现代汽车为提高行车安全性,均装有主动安全装置。汽车制动防抱死系统(ABS)是应用越来越普及的车辆主动安全装置,它能有效提高汽车行驶时的制动安全性。汽车防抱死系统(ABS)目前在国内是新兴行业,是电子控制技术发展到一定阶段的产物。汽车在行驶过程中,由于车轮完全抱死而出现的后轴侧向偏滑、前轮丧失本身转向能力等现象,而汽车防抱死系统(ABS)能够很好地防止以上这些情况的发生,能够最大限度地改善汽车的制动性能,保证了汽车车轮的轮胎与路面间的附着力的变化情况,从而提高汽车在制动过程当中车轮的方向稳定性以及转向操纵能力的目的,满足了汽车在行驶过程中安全的需要。若在开发ABS产品的前期,建立汽车ABS装置的仿真模型,对ABS系统的动态性能进行仿真分析,可大大减少ABS的实车道路试验次数,缩短ABS的开发周期,降低开发成本。
2. 课题关键问题和重难点
课题的关键问题首先是如何建立汽车制动动力学模型。其次是如何以制动过程中的实际滑移率与期望滑移率之差为偏差输入,采用PID控制算法,确定比例P、积分I和微分D的控制量参数,以使得滑移率保持在最佳滑移率附近。然后是如何在MATLAB/SIMULLINK环境下针对简化的模型采取以滑移率为控制参数用PID控制进行仿真。最后是如何根据仿真模型和参数,分析PID控制下的制动系统与其他控制系统相比的优缺点。
课题的难点首先是深入研究防抱死ABS制动系统的工作原理,其次是掌握建立汽车制动动力学模型方法。然后是掌握Matlab/Simulink软件的使用方法。最后是建立基于PID控制的制动动力学仿真模型,与开关控制下的ABS制动性能相对比,分析PID控制下的制动系统优点。
3. 国内外研究现状(文献综述)
ABS汽车防抱死制动系统是在传统制动系统的基础上,采用电子控制技术以实现制动力的自动调节、防止制动车轮抱死,以期获得最有效的制动效果并极大提高车辆主动安全性的一种机电液一体化装置。理论实验及实际应用中表明,ABS能够利用轮胎和路面之间的峰值附着性能,提高汽车抗侧滑性能,充分发挥制动效能,同时增加汽车制动过程中的可控性,从而减少事故发生的可能性[1]。
近几年,防抱制动系统的研究与开发已成为国内外汽车业的技术热点.尽管研究的方法各种各样,但是侧重点是一致的,即开发理想的控制逻辑算法.如开关控制、PID控制、模糊控制、神经网络、最优控制等等[2]。
开关控制,即逻辑门限值控制,主要是以车轮的减速度(或角减速度)和加速度(或角加速度)作为主要控制门限,以车轮的滑移率作为辅助控制门限, 因为如果单独采用其中的任何一种门限进行车轮防滑控制都存在较大的局限性,而将车轮的加、减速度控制门限值和滑移率控制门限值结合起来,将有助于路面情况的识别[3]。
4. 研究方案
首先,在掌握车辆制动动力学的基础上建立单轮车辆的制动动力学数学模型。
然后,利用Matlab/Simulink编程,采用计算机仿真方法处理数据。
接着,建立单轮车辆制动防抱死PID控制的Simulink模型,并进行相关的仿真分析。
5. 工作计划
第1周 完成英文翻译,提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经指导老师批阅合格并确认后,译文和原文均上传至毕业设计管理系统,译文封面用标准模板。查阅文献资料,撰写开题报告。
第2周 开题报告经指导老师批阅合格并确认后,开题报告封面用标准模板,上传至毕业设计管理系统。
第3周 完成开题报告审核。开始毕业设计课题的计算。
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