天津职业技术师范大学 300000
摘要:为了提高小型货车刹车的可靠性，缩短地附着路面的刹车距离,提高整车的安全性能.本文以以气制动ABS为研究对象,建立了ABS理论模型，对防抱死控制方法进行仿真，增加了小型货车操作性和可靠性。
关键词：Matlab/Simulink，ABS理论模型，控制逻辑
1、引言
ABS防抱死制动系统是主动安全装置的典型代表，它能够极大的减少车辆在紧急制动时出现交通事故的发生率，提高汽车的工作可靠性和行驶安全性。对于货车这种大型车辆，由于其惯性大、承重高等特点，对于制动系统的要求也更加严格，因此在车辆上装有ABS系统，能够充分发挥制动器的效能，缩短制动时间和距离,同时也能减轻驾驶员的劳动强度,提高行驶效率。
Simulink是MATLAB的一个软件包，主要用于实现动态系统建模、仿真和综合分析。同时,Simulink提供的集成环境，可以准确的反馈车辆的各个参数，并对不同附着率的路面实现较好的制动性能。
2、ABS制动系统的原理分析
汽车ABS一般由轮速传感器、电子控制单元、制动压力调节器三部分组成。不同ABS中，制动压力调节器的结构形式和工作原理可能不同，电子控制单元和控制逻辑也不完全相同。
在汽车的制动过程中，轮速传感器采集脉冲信号并及时准确的传递给ECU的运算单元。运算单元计算各车轮的滑移率、速度和角速度，同时对信号进行判断分析。如果检测到某个车轮有抱死的趋势，ECU的控制单元发出指令对液压调节器中的电磁阀进行控制，调整每各个车轮制动系统制动管路压力，使车轮与地面之间着力增大，保证在最大制动力的前提下，有良好的前轮转向能力。
3、ABS理论模型建立分析
本文采用现在广泛流行的PID控制算法，通过确定比例、积分和微积分三个参数，来确定汽车制动力最大时的实际滑移率。
3.1、车轮制动
汽车能够在行驶过程中获得制动力的根本原因在于地面能够给车轮提供地面制动力。而ABS是在汽车的制动过程中，通过电子技术调节车轮制动系统的制动力，用以保证轮胎与地面之间产生最大的附着系数，使地面产生足够大的附着力。
3.2、参数设定
使用Simulink进行建模仿真时，设置的参数要符合实际应用的要求，能够真实反映模型在实际中的具体应用[2]。本系统模型参照微型货车，仿真模型中的参数以微型货车为准。微型货车是货车的一种。按照中国机动车规格所定义的"微型"为:车长小于等于3.5m，总质量小于等于1800kg。
1.3、模型建立
1)LookupTable :控制汽车在制动过程中，是否启动ABS防抱死制动系统；
2)Hydraulic brake module:通过踏板作用力建立油压输送给制动器；
3)Brake model: 使汽车减速、停止或保持停止状态；
4)Air resistance/ Motion resistance/ Tire model：汽车在直线行驶时的受力分析，根据车辆动力学公式建立车速、轮速及轮胎模型。
5)Soope：制动距离就是在一定的初速度下，从急踩制动踏板开始，到汽车完全停住为止所驶过的距离。
6)Wheel slip rate：ABS制动防抱死系统防止汽车制动时车轮抱死，并把车轮的滑移率保持在10%～30%的范围内，以保证车轮与路面有良好的纵向、侧向附着力，有效防止制动时汽车侧滑、甩尾、失去转向等现象发生，提高了汽车制动时的方向稳定性；制动时，ABS系统将制动力保持在最佳的范围内，缩短了制动距离。这样也减弱了轮胎与地面之间的剧烈摩擦，减轻了轮胎的磨损[3]。
图2 ABS防抱死系统Simulink仿真模型示意图
图3 ABS防抱死系统Simulink仿真模型图
3.4、模型建立
仿真模型建立需要进行以下假设：汽车重量为空载时的汽车总重量；汽车从启动到制动均为直线行驶，不存在侧向转弯的问题；
滑移率的计算子程序：汽车开始制动时，表征汽车滑移的程度，叫滑移率，一般用S，公式为
3.5参数分析
从图中可以看出，滑移率在百分之二十之前是稳定的，大于这个数值，汽车变得不稳定。在附着系数高低也影响着货车的稳定。附着系数可以看成地面的静摩擦力。由图可知附着力越大，车轮越不容易打滑。
4、结束语
货车对于ABS制动系统的要求原来越大，因此在滑移率的要求上趋近去最佳滑移率百分之二十，货车越容易进行制动。本文利用Simulink模块对于货车的滑移率进行了仿真，其有效性和可行性，已经得到了证实。
参考文献
[1] 汽车 ABS ECU 检测系统的开发与应用 王焕勇，陈家琪(上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093)
[2] 基于ADAMS与MATLAB联合仿真的ABS逻辑门限控制研究石柏军，何强华（南理工大学机械工程学院，2008.23.064）
[3]汽车构造第六版（下册），史文库（人民交通出版社，2013年）
[4]B.Hedenetz and R.Belschner.Brake-by-Wire without Mechanical Backup by Using a TTP-Communication Network[C]//SAE TECHNICAL PAPER SERIES No.1998-11-09
天津职业技术师范大学天津市市级大学生创新创业训练计划项目，项目编号：201610066063
作者简介：
王芸（1996-08-10），女，天津，本科，专业汽车维修工程教育
论文作者:王芸
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/18
标签：汽车论文; 货车论文; 车轮论文; 模型论文; 制动系统论文; 地面论文; 参数论文; 《基层建设》2018年第3期论文;