·190· 北京科技大学学报 2004年第2期 3滑移率校正器 控制ABS的系统结构如图3所示. 考虑各种路面最佳滑移率的不同，为增加控 校正器 滑移率 辨识器 制系统的稳定性以及充分利用路面的最大附着 因回 系数，需要在控制过程中识别路面的最佳滑移 模彬 汽车 型 率，并调整系统设定的期望滑移率， @因回控制器 前、后轮的动力学方程为 图3自适应模糊控制ABS的系统结构框图 [J@r=-FaR-Tr (6) Fig.3 Schematic of the adaptive fuzzy control system of J.@.=-FR-T ABS 则有 F:,）=点UaTa+) 、1 (7) 4自适应模糊控制ABS仿真 以前轮为研究对象，制动时前轮载荷为： Fa="(6-立) (8) 仿真采用的汽车模型基本参数为m=1065 g kg,h=0.57m,4=0.95m,k=1.56m,r=0.31m, 考虑式(6)和(8)，前轮附着系数为： 4是-款品 =1.014kgm2,J=1.014kgm2.图4，图5分别为采 (9) 用常规模糊控制算法和自适应模糊控制算法控 式(9)对时间求一阶导数， 制ABS的仿真结果， 些=U+Tg-h+hJ@+T (10) dt mR(gl-ih) 1.0 前轮滑移率=1-oRy对时间求一阶导数， (a 0.8 告-0aR-oR=l--oR划 (11) 0.6 当d,/dr+0,即(1-)i-oR≠0时， 些=业：dr 0.4 (12) dir dt dt 将式(10)，(11)代入，得 0.2 元ym计 些=L dr mR q (13) 0 0.51.0 1.5 2.02.53.0 其中， p=(J@r+Ti)(gla-vh)+vh(J:@cT:), (b) q=(gl-ihy[(1-)i-@R] (14) 在车轮滑移率等于最佳滑移率时附着系数 10 最大，dd=0.由条件可知，dhe/d+0,Ft≠0，因 此q≠0.且汽车制动时，v≠0，所以p=0时的滑移 率对应最大附着系数， 考虑式(7)和(14)，最后整理得到： p=Ua+tgk+原点U@+tU@+T)- 0 00.51.01.52.02.53.0 (Jo+T)J,,+t)] (15) tis 当设定的期望滑移率低于最佳滑移率时，控 图4常规模糊控制方式的仿真结果.()滑移率曲线， 制系统会将控制目标稳定在期望滑移率上，滑移 (⑥)车速和轮速曲线 Fig.4 Simulation results of the fuzzy control mode 率变化率入及滑移率的二阶导数都为0.此时，需 要激发滑移率校正器，使期望滑移率向最佳滑移 仿真实验初始车速为%=54km/h(15m/s), 率靠近.调节器选取元作为激发条件，考虑到路面 汽车模型先后通过三种路面，路面情况分别为L, 情况等对的干扰，在计算时，需要进行滤波处 (4=0.8,1=0.1),L2(4。=0.3,m=0.2)和L,(4=0.6, 理，校正器增大期望滑移率的判定条件为： ,=0.15),控制系统设定的初始期望滑移率。= 闭< (16) 0.2. 式中，汽，为滑移率二阶导数的门槛值.自适应模糊 两种控制方式的制动距离分别为x,=20.027北 京 科 技 大 学 学 报 控制 A B S 的系 统结 构如 图 3所 示 . 2 00一 年 第 2 期 3 滑 移 率校正 器 考 虑各 种路 面最 佳滑 移 率 的不 同 , 为增加 控 制 系 统 的稳 定性 以及 充 分利 用 路 面 的最 大 附着 系 数 , 需要 在控 制 过 程 中识 别 路 面 的最 佳滑 移 率 , 并调 整系 统设 定 的期 望滑 移率 . 前 、 后 轮 的动 力学 方程 为 滑 ;多率 辨 只器 汽车 棋型 !抽 f 一耻 一 子 t沂山 , = 一 凡R 一 不 ( 6 ) 则有 图 3 自适应 模糊 控制 A B S 的系统结构框 圈 F 啥 . 3 S e h e m a 柱e 0 f t h e a d a p it v e fu z yZ c o n t or l yS . t e . o f A B S 。 一 青一 卜 一 箭、 , 川。 助 ( 7 , 以前轮 为研究 对象 , 制动 时前 轮 载荷 为 : fzF 二 ~ 弊丈人一 与) ` 名 考 虑 式 ( 6) 和 ( 8) , 前 轮 附着系 数 为 : _ 凡 _ l 脚一可 一 万厌 涛山+f 界 泌 一 认 式 (9 ) 对 时间求 一 阶导数 , 巫 _ ,鱼吐抽夔二哟理必些互 dr 一 ` mR 娜 一 vh) , 前轮 滑移 率又 f 二 l 一 。 刃八 声对 时 间求 一阶 导 数 , 4 自适 应 模糊控制 A B S 仿真 仿真 采 用 的汽 车模型 基 本参数 为 m = 1 0 65 峪 , h = 0 . 5 7 m , l , = 0 . 9 5 m , 人= l . 56 m , r = 0 · 3 1 m , 涛 = 1 . ol 4 kg · 耐 , 工 = 1 . 01 4 kg · 耐 . 图 4 , 图 5 分 别为采 用 常规 模糊 控 制 算法和 自适应 模糊控 制算法控 制 A B S 的仿真 结 果 . 以 ; l , . 。 . n 、 l r , , 。 、 , _ , _ 。 : 万丁’ 了 叹附匹 一 彻ft)I = 万 L、 ` 一叼 V 一 口叫 当以 f d/ t 李 0 , 即 ( l 一又)r心一 山双羊 0 时 , 巫 = 山全 以 f dt 座l d t 将 式 ( 10 ) , ( 11 ) 代 入 , 得 ( 8 ) ( 9 ) ( 10 ) ( 11 ) ( 12 ) ( 13 ) (a) .f 入 厂 , 一 ~ . 气.一 一 一 一 一 门万~ ~ ~ 翻 (. 一. 月 刀} 一. 口 {. 一. 月 刁 . . 八一 _ 月 l口 一 .之L _ _ _ _ { l J1 一 . l }月 一 . ! }月 一 ( 1 {勺_ _ _ _ _ 」 严 夕甲丸份 l l } 沁. 7 ” ` ! l l . I l n ù .3 .、 ù .5s/ .2 n .2 心` .卫 n U J.1 ù、一 .0 n ù 鱼红= 卫一 笠1 以 f m R q n ǎ .。已, í 豁 其 中 , p = f(J 。 +r fr) 帆 一 认+) 认(tJ 山汁 t)T , 叮= 帆 一 认) ,【( l 一劝奋一 山火〕 ( 14 ) 在 车 轮 滑 移率 等 于 最 佳 滑 移率 时 附着 系 数 最大 , 中 f /以 f = 0 . 由条件 可知 , 以 f /dr 羊 o , 凡 续 O , 因 此 q 幸 0 . 且汽 车制 动 时 , v 羊 O , 所 以p 二 O时的滑 移 率对 应 最大 附着系数 . 考虑 式 (7 ) 和 ( 14 ) , 最 后 整理 得 到 : 1 5 丽苟 , 一 fo(J 总秘喘f([J 、 幻、 +rT 卜 (rJ 山+f 界)仪由 , + 欠)〕 ( 15 ) 当设 定 的期望 滑移 率低 于最 佳 滑移 率 时 , 控 制系统会 将控 制 目标稳 定在 期望 滑移 率上 , 滑 移 率变化 率久及滑 移率 的二 阶导数艾都 为 0 . 此 时 , 需 要激发滑 移 率校 正器 , 使 期望滑 移率 向最 佳滑 移 率靠近 . 调 节器 选取戈作为激 发 条件 , 考 虑到路 面 情况 等对艾的干 扰 , 在计 算支时 , 需 要进 行 滤波 处 理 . 校 正器 增大 期望 滑 移率 的判 定 条件 为 : I戈l < 工 ( 16 ) 式 中 , 戈 了 为滑 移率 二阶 导数 的 门槛 值 . 自适应 模糊 0 L es e 一 - - 一~ - ` - - 一- - - 0 0 5 1 . 0 1 . 5 2 . 0 2 . 5 3 . 0 t / S 图 4 常规模糊 控制 方式 的仿 真结果 . (a) 滑移 率 曲线 , b( ) 车速 和轮 速 曲线 F咭 . 4 S im u 抽 iot n esr u l t s o f t卜e fu Z y co n t or l m o d e 仿 真 实验 初始 车速 为 v0 = 54 加m h/ ( 巧 耐s) , 汽 车模 型先 后通 过三 种路面 , 路 面情况分 别 为乙 (召, “ 0 · 8 , 吞= 0 . 1) , 岛 (户p= 0 . 3 , 吞= 0 . 2 ) 和L , (户p = 0 . 6 , 再 司 . 15) , 控 制 系 统设 定 的初 始 期 望滑 移 率禹= .0 2 . 两 种控 制 方 式的 制 动距 离分 别 为xl = 20 .0 27