汽车线控制动系统及其控制算法与仿真研究

论文摘要

汽车制动系统是保证汽车行驶安全性的重要组成部分,它直接影响汽车的行驶安全性能。结合线控技术和汽车制动系统而成的线控制动（Brake-By-Wire,BBW）,改变传统液压制动执行元件为电驱动元件,由于电驱动系统的可控性好、响应速度快的特点,显现出线控制动系统的良好发展前景。本文在查阅了大量文献的基础上介绍了线控制动技术的发展历史、国内外研究及发展概况；分析了线控制动系统的组成、工作原理及性能特点以及相关技术。防抱死制动控制要求在各种不同路面及不同气候条件下,均能在最少时间和最短距离内使车辆制动停车。模糊控制则恰好适应了制动过程中车辆工况的多变及轮胎的非线性系统的控制,并具有鲁棒性强的优点。本文以车轮滑移率为控制对象,分析了模糊控制的理论基础,建立了防抱死制动系统的模糊控制器,并在三种不同路面条件下进行了车辆防抱死特性的仿真分析。本文将传统的模糊控制与经典的PID控制相结合,提出了自适应模糊PID控制算法,并进行了仿真研究,极大地提高了模糊控制方法和PID控制算法的应用性能。对模糊控制算法与PID控制的仿真结果进行了比较,验证了控制算法的有效性。本文还采用了基于遗传算法的PID控制方法,用MATLAB语言结合simulink仿真技术编写了仿真程序,并进行了仿真研究。线控制动系统与传统的液压制动系统相比有着许多明显的优点,同时也具有自身的性能特点及一些急需解决的关键技术。随着控制技术和电子技术的不断发展,线控制动技术必将得到广泛的应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 线控制动系统概述
• 1.2 线控制动系统的研究与发展
• 1.2.1 电子液压制动系统（EHB）的研究现状
• 1.2.2 电子机械制动系统（EMB）的研究现状
• 1.3 线控制动系统的优势及存在的问题
• 1.3.1 电子液压制动系统（EHB）系统的优点
• 1.3.2 电子机械制动系统（EMB）系统的优点
• 1.3.3 线控制动系统要解决的关键问题
• 1.4 线控制动系统的发展方向及前景
• 1.5 本课题研究的内容、目的和意义
• 1.5.1 课题研究的意义
• 1.5.2 本文研究的主要内容
• 第2章 线控制动系统的结构原理
• 2.1 线控制动系统的结构及原理
• 2.1.1 电子液压制动系统（EHB）的结构及原理
• 2.1.2 电子机械制动系统（EMB）的结构及原理
• 2.2 电子液压制动系统的组成模块
• 2.3 电子机械制动系统的组成模块
• 2.4 线控制动系统的相关技术问题
• 2.4.1 驱动能源问题
• 2.4.2 总线技术
• 2.5 线控制动系统的制动失效保护
• 第3章 汽车制动系统的基本理论与数学模型
• 3.1 汽车制动系统的基本性能要求
• 3.2 汽车制动过程分析
• 3.2.1 滑移率
• 3.2.2 车轮抱死时的汽车运动情况
• 3.2.3 理想的制动控制过程
• 3.3 汽车制动系统数学模型
• 3.3.1 轮胎模型
• 3.3.2 车辆的等效模型
• 3.3.3 四分之一车辆制动模型
• 第4章 线控制动系统防抱死特性的控制算法
• 4.1 汽车防抱死制动的控制算法
• 4.2 防抱死特性模糊控制算法
• 4.2.1 一般模糊控制算法
• 4.2.2 模糊PID控制
• 4.3 基于遗传算法的防抱死特性的控制方法
• 4.3.1 遗传算法的基本原理
• 4.3.2 遗传算法的优化设计
• 4.3.3 遗传算法的应用步骤
• 4.3.4 基于遗传算的PID整定
• 第5章 线控制动系统防抱死特性的仿真分析
• 5.1 基于Matlab/Simulink的防抱死制动仿真模型
• 5.2 基于模糊控制算法的防抱死特性仿真
• 5.2.1 模糊控制器设计及仿真
• 5.2.2 自适应模糊PID控制器设计及仿真
• 5.2.3 仿真结果分析
• 5.3 遗传算法的防抱死PID控制器参数整定
• 5.3.1 编码与解码
• 5.3.2 在线优化过程
• 5.3.3 个体评价方法
• 5.3.4 基于遗传算法的PID控制仿真
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢