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        基于PID控制算法的ABS系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2018-11-09 02:49:38曾小寶
        山西電子技術(shù) 2018年5期
        關(guān)鍵詞:輪速路況輪子

        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。

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