基于Simulink四轮车辆模型ABS仿真研究.pdf

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汽车实用技术
2013年第9期
设计研究
AUTOMOBILE APPLIED TECHNOLOGY
2013NO.9
基于 Simulink四轮车辆模型ABS仿真研究
王天利,刘苑,海超
(辽宁工业大学汽车与交通学院,辽宁锦州121001)
摘要:通过 Simulink建立了ABS仿真模型,模拟了4独立通道制动系统的四轮车辆模型在高附
着路面上的制动过程。在四轮车辆模型建模中考虑到车辆实际制动时轴荷转移的情况,采用PID
作为ABS控制策略。通过仿真,得到制动时车速、轮速、滑移率、制动距离随时间的变化曲线。
通过与无ABS时的相应曲线进行对比,可以看出有ABS作用时可以有效缩短制动距离和制动时
关键词:ABS;四轮车辆模型;PID控制; Simulink
中图分类号:U463.526文献标识码:A文章编号:1671-7988(2013)09-12-04
Study on Simulation of ABS of Four-wheel Vehicle model based on Simulink
Wang Tianli, Liu Yuan, Hai Chao
(School of Automobile and Tratic Engineering Liaoning University of Technology, Liaoning Jinzhou 121001)
Abstract: ABS Simulation model was based on Simulink, simulating the braking process of four-wheel
vehicle model of four independent channes-braking system on the high adhesion road. The transfer of gravity
center in braking was taken into account when establishing the four-wheel vehicle model and using PID as ABS
control strategy. The curve of vehicle velocity, wheel velocity, slip and braking distance changing with time
was obtained by simulation. Compared with no ABS, it can be seen that ABS has effect on decreasing braking
distance and braking time
Key words: ABS; Four-wheel vehicle model; PID control; Simulink
CLC NO. U463526 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2013)09-12-04
的制动性能,满足汽车在行驶过程中的安全性。
前
利用 Simulink建立了4独立通道ABS仿真模
防抱死制动装置(ABS)是在制动过程中防止车型,包括以下几个部分:轮胎模型,四轮车辆模型,
轮被制动抱死,提高汽车的方向稳定性和转向操纵轴荷转移模型,制动系统模型,计算滑移率模型,
能力,缩短制动距离的安全装置叫。ABS能有效缩PD控制策略模型。通过仿真得到了制动时车速,
短制动时间和制动距离,能够最大限度地改善汽车轮速,滑移率,制动距离随时间的变化曲线,并与
无ABS控制时得到的相应曲线进行对比,可以看出
作者简介:王天利,研究生导师,就职于辽宁工业大学,主ABS能够有效的缩短制动距离和制动时间。
要从事汽车测试技术、汽车动力学的研究。
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汽车实用技术
2013年第9期
1、基于 Simulink的ABS仿真模型建立
AR-7
1轮胎模型
1の=FrBr-7r
主要研究车辆直线制动行驶,不需要考虑轮胎
2a2=HR2-72
(2)
所受的横向作用力,即不考虑横向附着系数,只需
要拟合出滑移率和纵向附着系数即可。魔术公式是
Mv=-(A+F,+F2/+F
用三角函数的组合公式拟合试验轮胎的数据而得4,ー左右前车轮转动惯量(Kgm2);
到,可以很好的表达出轮胎特性,所以本文轮胎模
21,2,一左右后轮转动惯量(g:m
型选用魔术公式来表达
an,の-左右前车轮角加速度(adl/s3)
の2,の2,一左右后车轮角加速度(rn/)
u=Asin Btan [c-tan (DA)] (1)
7m,7,一左右前年轮制动力矩(Mm);
魔术公式中A,B,C,D是与路面有关常数,
て72,72r一左右后车轮制动力矩(MV-m);
左右前车轮纵向力(M)
反映了不同附着路面。根据经验数据可以知道3中
F2,2r一左右后车轮纵向力(M)
不同附着路面对应魔术公式中的数值:高附着路面
R,R左右前车轮滚动半径(m)
0.71.885]:中附着路面0.41.8105]:低附着路面
R21,R2,一左右后车轮滚动半径(m);
[0.141.8125]。通过 MATLAB中plot语句可以得到
一制动时车身加速度(m/2);
三种不同附着路面以-关系曲线,如图1所示。
MM一汽车的质量(8);
本文主要研究四轮车辆模型在高附着路面上制动性1.3轴荷转移模型
能,所以采用高附着路面为模拟路面
由于汽车直线制动时,前后轴会发生载荷转移,
则四个车轮的地面法向力会重新分配,这就会对各
:「ー高着路丙
个车轮的制动力造成影响。制动时纵向加速度为レ
中需着百
低路
则其惯性力为i,此惯性力作用在汽车质心上
由于这个力作用在车辆上而作用到车辆的力矩又要
保持平衡,这就造成前后轴的轴荷转移?。根据前、
后轴所受力矩平衡,可以推倒出前、后轮的法向反
力为:
=F、(Mgb-Ma
2
(Mga+Mh, 1)
020.30.
移撃
21
图1三种不同路面-关系曲线图
乙一车辆轴距(m);
1.2四轮车辆模型
h。一车辆质心高度(m)
主要研究汽车进行直线制动,不考虑其所受侧g一重力加速度(m/s3):
向力作用,只考虑四个车轮绕其旋转轴的转动和车
a,b一前后轴到车辆质心距离(m);
辆纵向运动,利用 Simulink可以建立5自由度的四
F,Zn,一前轴左右车轮法向反力(M);
轮车辆模型。四轮车辆动力学方程式如公式(2)所示:
F2,F2,一后轴左右车轮法向法力(M)