汽车防抱死制动系统的自抗扰控制研究

来源：中国血液净化杂志2021年第3期北京时间：

作者：姚芳, 林祥辉, 吴正斌, 李贵强, 姜帆

单位：1. 河北工业大学 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点试验室, 天津 300131;2. 天津中科先进技术研究院有限公司, 天津 300392;3. 中国科学院大学 深圳先进技术研究院, 广东 深圳 518055"],"fundList_en":["Natural Science Foundation of Hebei Province (E2017202284)

摘要：汽车防抱死制动系统（Anti-lock Braking System，ABS）的作用是确保汽车制动时行驶方向的稳定性、可靠性，但是目前仍存在非线性、时变性以及参数不确定性等问题。为保证汽车制动行驶过程中的操纵稳定性和安全性，进一步实现各工况下防抱死制动系统的优化控制，以影响整车稳定的变量滑移率为研究对象，分析所设计策略的控制效果。搭建汽车动力学模型、制动系统模型、轮胎模型和滑移率模型等主要模型，设计基于滑移率的ABS二阶非线性自抗扰控制器。运用MATLAB/Simulink软件对基于自抗扰控制（Active Disturbance Rejection Control，ADRC）的ABS制动过程和基于模糊PID控制的ABS制动过程进行仿真，对比研究最佳滑移率、载荷、水泥-冰对接路面、扰动等对制动过程中的轮速、车速以及滑移率等动态性征反映的稳定性和抗扰能力的影响，同时研究其对最终制动距离和最终制动时间反映的制动性能的影响。最后，将自抗扰控制器和模糊PID控制器装配于试验车辆的ABS，进行水泥路面和冰-水泥对接路面制动过程的实车试验。研究结果表明：基于二阶非线性自抗扰控制算法的ABS制动的最终制动距离和最终制动时间更短、制动效果更优，制动过程中的轮速、车速和滑移率在响应速度、稳定性和抗扰能力等方面均更佳；试验结果与仿真结果吻合，证明了仿真模型及其仿真结果的可行性和正确性。

关键词：汽车工程,防抱死制动系统,动力学模型,自抗扰控制器,滑移率

基金资助：河北省自然科学基金项目（E2017202284）