曾小寶

(張家界航空工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 張家界 427000)

1 概念介紹

當(dāng)制動(dòng)力作用于滾動(dòng)的輪子時(shí)，輪子就開始滑動(dòng)，即輪子實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)的速度Vw小于車身本身的速度，滑動(dòng)系數(shù)λ可以定義為車身速度減去輪子速度比上車身速度即[1,2]：

如果有足夠的制動(dòng)力,輪滑動(dòng)和輪子很快減速,輪子發(fā)生死鎖，死鎖的輪子將發(fā)生側(cè)移，滑動(dòng)系數(shù),車身速度和摩擦系數(shù)之間的關(guān)系很復(fù)雜,并且伴隨著不同的路況，車子速度，輪胎類型發(fā)生著變化[3,4]。

2 基于PID控制算法的ABS系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)

基于PID控制器的ABS系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括液壓系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)[5]，動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)[6]，傳感器系統(tǒng)和反饋PID控制器[7,8]。組成框圖如圖1所示。

3 仿真模型

根據(jù)PID控制ABS系統(tǒng)模型圖搭建的仿真模型如圖2所示[9,10]。輸入變量是期望的滑移率，這里假設(shè)的是0.2，經(jīng)過(guò)PIK控制器，車身動(dòng)力系統(tǒng)，反饋環(huán)節(jié)等系統(tǒng)，輸出有滑行距離，車速和輪速，滑移率。

圖2 系統(tǒng)模型圖

4 仿真結(jié)果

根據(jù)仿真模型在Matlab的Simulink環(huán)境下進(jìn)行仿真，分別在無(wú)PID控制器和有PID控制器的作用下進(jìn)行仿真，仿真的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，從仿真結(jié)果可以看出利用PID控制器對(duì)ABS系統(tǒng)進(jìn)行控制表現(xiàn)出良好的性能。如圖3所示在PID控制器的作用下滑行距離下降明顯。

圖3 滑行距離對(duì)比圖

圖4和圖5分別表示了在沒有PID和有PID控制器作用下得到車速和輪速對(duì)比圖，由圖所示看出車速和輪速曲線比較靠近，滑移率保持在較好的范圍內(nèi)，在2秒時(shí)車速和輪速有變化，原因是在仿真時(shí)設(shè)置在2秒時(shí)進(jìn)行有路況的切換。

圖4 無(wú)PID時(shí)車速和輪速圖

圖5 有PID時(shí)車速和輪速圖

在PID控制作用于滑移率跟隨設(shè)定期望值的曲線圖，可以看出表現(xiàn)出了良好的性能，同理因?yàn)榍袚Q路況，在2秒時(shí)有微小的波動(dòng)。

5 結(jié)論

本文通過(guò)搭建PID控制ABS系統(tǒng)模型框圖，構(gòu)建車身動(dòng)力學(xué)，液壓動(dòng)力學(xué)，在Matlab/Simulink環(huán)境下仿真，從仿真圖可以看出加入了PID控制后滑行距離明顯縮短，與沒有加入PID控制器相比，滑移率更接近期望效果，滑移率在0.5秒內(nèi)迅速上升到0.2左右，接近最佳的取值，在2秒時(shí)滑移率，車速和輪速都有微小的波動(dòng)，是因?yàn)樵诜抡鏁r(shí)切換了路況，通過(guò)對(duì)有無(wú)PID控制器兩種情況下仿真結(jié)果對(duì)比，采用 PID算法設(shè)計(jì)的ABS系統(tǒng)表現(xiàn)較好的性能。