编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目： 汽车防抱死制动系统的控制方法 仿真研究 信机 系 机械工程及自动化 专业学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称：讲师 ） （职称： ）2013年5月25日III摘 要为了能够准确的了解制动防抱死系统的性能，常常使用计算机仿真技术来进行研究，本设计采用Matlab/Simulink模拟汽车在直线制动的运动状态，对ABS系统的控制规律进行计算机仿真。它与常规的试验分析相比，具有分析速度快、精度高、周期短、节省大量的人力物力的优点。ABS防抱死制动系统模型的建立，是计算机与生产实际相融合的产物。模型的建立，可以代替危险性试验，提高安全性和经济性，同时可以方便快捷的得到试验所得到的结果，以此完善设计开发中的产品性能，为ABS系统的研制与开发提供一条有效的方法。本设计简单介绍了制动系统的工作原理，通过建立普通制动系统和ABS防抱死系统的数学模型，提出了基于路面附着系数的ABS控制算法，并根据数学模型，利用Matlab/Simulink软件建立普通制动系统和ABS防抱死制动系统的仿真模块，分析普通制动系统和装有防抱死制动系统(ABS)车辆制动过程中各参数的动态变化规律。通过对比仿真结果可知ABS防抱死制动系统不仅能够达到防止车轮在制动过程时抱死的目的，还能准确控制车轮的运动状态，因此证明本次设计对ABS制动过程的仿真分析是有效的。关键词：制动；防抱死制动系统；仿真；Matlab/SimulinkAbstractIn order to accurately understand the anti-lock braking system performance, often using computer simulation technology to conduct research. This design uses Matlab / Simulink simulation of the car braking in a straight line movement, the ABS system of control of a computer simulation. Compared with the common experimental analysis,it has fsater analsing speed, higher precision, shorter period, etc. besides, it saves much labor and material resources. The establishment of antilock brake systems is the result of the combination of computer and actual production. Model of antilock brake systems can take place of the dangerous experiments,improve the safety and save much money. At the same time, it helps get the result as soon as possible. So that the function of the product can be made better. in a word, it provides an effective method to the reserch and development of the antilock braking system.The project briefly introduces the principles of the braking system .It gets antilock braking system controlling algorithm according to the establishment of ordinary braking system and methematical antilock braking system. On the basis of methematical model, it uses Matlab/Simulink software to eatablish a simulate template of an ordinary braking system and an antilock braking system to analyses the motional changing regularity of kinds of parameters of vehicle which installed with ordinary braking system and the vehicle with antilock braking system. When the results are compared, we get to know that antilock braking system can not only prevent the wheels form been braken while braking, but also controll the moving condition of them. So that this design of the braking processs simulation analysis is effective. Key words：brake；antilock braking system；simulation；Matlab/Simulink 目 录摘 要IABSTRACTII目 录V1 绪论11.1 课题研究的意义11.2 研究内容12 防抱死制动系统概述22.1 汽车防抱死制动系统ABS的功能22.2ABS制动系统研究的理论状态23 防抱死制动系统基本原理43.1 制动时汽车的运动43.2 滑移率定义63.3 滑移率与附着系数的关系73.4制动时车轮的受力分析83.5 采用防抱死制动系统的必要性103.6 防抱死制动系统基本工作原理113.7 ABS控制技术及发展现状124 基于MATLAB软件的仿真分析154.1计算机仿真154.1.1 计算机仿真的分类154.1.2 Matlab及Simulink的简要介绍154.2 制动方程建立184.2.1 盘式制动器制动力矩的计算184.2.2 车轮模型的动力学方程204.3 在MATLAB中建立无ABS制动的模型244.4 在MATLAB中建立汽车ABS制动模型264.4.1开关控制的ABS系统仿真264.4.2P I D控制的ABS系统仿真284.4.3门限控制ABS的系统仿真304.5 MATLAB仿真的参数及结果314.5.1 仿真参数314.5.2无ABS的仿真结果324.5.3开关控制ABS的仿真结果344.5.4 PID控制ABS的仿真结果364.6不同情况下的组合分析385 总结与展望41总结41展望41致 谢42参考文献43附录4445汽车防抱死制动系统的控制方法仿真研究1 绪论1.1 课题研究的意义对车辆的制动过程进行动态的分析研究,可以分析出车辆的性能,帮助车辆的设计,采用实验的方法虽然可以获准确的数据。但成本大,周期长,盲目性大。计算机仿真技术的发展为车辆制动过程的研究提供了一个有效手段。通过对车辆制动过程全工况动态仿真,可仿真实际情况中影响车辆制动过程主要因素,为进一步优化车辆的制动系统、缩短新产品的开发周期提供有利的工具。1.2 研究内容对汽车制动过程进行受力分析，建立单轮车辆制动过程的动力学数学模型，通过对车辆制动过程全工况动态仿真，来模拟分析实际情况中汽车制动性能与各相关参数之间的关系，分析制动过程的特点，得出相关结论和对仿真结果进行处理，模拟出配备防抱死制动系统，简称ABS的汽车动态制动过程。比较分析影响制动过程的因数：1.有ABS与无ABS两种情况下的比较2.有ABS不同控制方法程比较根据以上二种情况对汽车刹车制动过程进行仿真，比较各种不同情况下汽车的制动距离，滑移率，车速轮速的关系得出结论。2 防抱死制动系统概述2.1 汽车防抱死制动系统ABS的功能 ABS是根据不同的转差率轮胎附着力性能的地面控制制动力的汽车制动系统。汽车制动的过程中,它可以防止车轮制动锁发生,并充分利用地面附着系数和增益高的地面制动力，减少汽车制动距离，并能保持汽车制动器在处理。这项技术在提高车辆安全，减少交通事故损失和提高汽车运行的经济发挥了积极作用，是一种最重要的安全技术在汽车行业。ABS防抱死制动装置就是为了防止缺陷的发生而研制的装置，它有包括下面几点好处：1.增加制动稳定性2.防止方向失控、侧滑和甩尾3.提高制动效率，缩短制动距离（松软的沙石路面除外）4.减少轮胎磨损，防止爆胎。现代轿车的ABS由输入传感器、控制电脑、输出调制器及连接线等组成。输入传感器通常包括四个车轮的轮速信号、刹车信号，个别车型还有减速度信号、手刹车或车油面信号。 第一个优势是提高ABS汽车制动稳定性。汽车制动,刹车力的四个轮子是不一样的,如果汽车前轮锁,汽车司机将无法控制行驶方向,这是非常危险的,如果汽车的后轮锁,第一张幻灯片,摇摆的尾巴就会出现,甚至使汽车整个把严重的事故。ABS能防止四个轮子是完全锁当制动,提高汽车的稳定性。汽车制造商的研究数据表明,车辆配备ABS,会使车轮侧滑事故下降了约8%。 ABS第二个优势是,可以缩短制动距离。这是由于紧急制动在同等条件下,ABS滑移率会(汽车滑动距离、传动比)控制在20%左右,可以获得结果的最大纵向制动力。第三利用ABS是改善磨损条件的轮胎，以防止井喷。事实上，方向盘锁会导致小轮胎磨损,轮胎胎面损失将不均匀，使轮胎消耗费用的增加，严重时将无法继续使用。因此,配有ABS具有一定的经济效益和安全。此外，ABS使用方便,工作可靠。使用ABS和普通制动系统使用几乎没有差异，紧急刹车时,只有脚踩刹车踏板硬、ABS将进入工作状态根据情况，即使雪和湿滑的道路、ABS将保持制动状态最佳。ABS通过计算机控制车轮制动力，可以充分发挥效率的制动和改善制动减速和缩短制动距离，能有效地提高车辆制动的稳定性，防止车辆侧滑和旋转，减少交通事故发生的数量，因此被认为是最有效的措施,提高汽车的安全性。高级汽车的ABS已经和公交已经在国内外广泛使用。2.2ABS制动系统研究的理论状态研究ABS在中国从80年代初开始。单位和企业从事的工作是开发了很多ABS,如东风汽车公司、重庆高速公路研究所、大学西安市公路、清华大学、吉林大学、北京理工大学、上海汽车制动器有限公司和山东中国重汽集团等。典型的有以下几个。清华大学国家重点实验室等汽车安全与节能宋健几个博士生导师、教授,拥有强大的技术力量,他们也有一批先进的仪器和设备的配