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摘 要

汽车上普通的制动控制系统是驾驶员通过控制一组简单的机械装置来控制制动器。当遇到紧急情况时刹车会导致车辆发生侧滑，而ABS制动系统则会在紧急刹车时防止车轮抱死，大大降低了安全隐患，因此对ABS制动系统进行了仿真研究。本文主要介绍了两种不同的制动系统的工作特性通过建立普通制动系统和防抱死系统的数学模型和物理模型，并根据建立的这两个模型，利用Matlab/Simulink仿真软件建立普通制动系统和ABS系统的仿真模块，通过对比普通制动系统和安装了ABS系统的车辆在制动过程中各个参数的动态变化规律，得知ABS系统更加精准、反应速度更快、路面反馈全面。

关键词：仿真模型，防抱死制动系统，Matlab/Simulink

Abstract: A common brake control system in a car is where the driver controls the brakes by controlling a set of simple mechanical devices. In the event of an emergency, the brakes will cause the vehicle to skid, and the ABS braking system will prevent the wheels from locking during emergency braking, which greatly reduces the potential safety hazards. Therefore, the ABS braking system was simulated. This paper mainly introduces the working characteristics of two different braking systems by establishing the mathematical model and physical model of the ordinary braking system and anti-lock braking system, and based on the two models established, using the Matlab/Simulink simulation software to establish an ordinary system. The simulation module of the dynamic system and the ABS system compares the dynamic changes of various parameters in the braking process between the ordinary braking system and the vehicle equipped with the ABS system, and learns that the ABS system is more accurate, the reaction speed is faster, and the road surface feedback is comprehensive.

Key words：Simulation model,Anti-lock braking system,Matlab/Simulink

目 录

1 绪论 3

1.1 课题背景及意义 3

1.2 发展前景 3

1.3 本文基本思路 4

2 本文设计流程 4

2.1 系统仿真设计思路 4

2.2 ABS防抱死系统主要结构 4

2.3 ABS的优点及常用装置 5

2.3.1 优点： 5

2.3.2 常用装置 5

3 搭建物理和数学模型 6

3.1 制动系统物理模型 6

3.1.1 普通制动系统物理模型 6

3.1.2 ABS制动系统物理模型 6

3.2 制动系统数学模型 7

3.2.1 普通制动系统数学模型 7

3.2.2 安装ABS制动系统的数学模型 8

4 制动系统仿真模型的建立 9

4.1 系统研究相关仿真软件介绍 9

4.2 仿真过程重要参数 10

4.3 仿真模型 10

4.3.1 普通制动系统仿真模型 10

4.3.2 ABS防抱死制动系统仿真模型 10

4.3.3 仿真模型中重要的单元器件 11

4.3.4 组合模块功能介绍 12

5 仿真结果和分析 14

5.1 两种仿真结果作出对比 14

5.2 仿真分析 16

结 论 17

参 考 文 献 18

致 谢 19

1 绪论

1.1 课题背景及意义

在ABS系统之前的制动控制系统是驾驶员通过控制一组简单的机械装置来控制制动器。这时对车辆的质量和速度要求都比较低。虽然原始的制动系统能够满足大部分汽车制动的需要，但是随着汽车质量的提高和人类对于生活品质的提升，助推器对于机械制动来说就非常有用了。

当社会的进步还有科学力量的发展以及汽车的普及，尤其在是军车和军事力量的突破，汽车制动器方面也取得了很大进步。在机械制动之后的另一项重要创新就是液压制动。第一个使用汽车的液压制动装置的公司是杜森博格，在1924年克莱斯勒推出了四轮液压制动装置.美国GM汽车公司和Ford公司分别在1934年和1939年采用了液压制动技术。

在1980年左右，电子技术逐渐成熟，在全球汽车技术领域，最重要的成就是防抱死制动系统（ABS）的应用和普及。ABS是集微电子，精密加工和液压控制技术于一体的机电一体化高科技产品，对车辆的安全性和操控性相比以前都有了很大提高。 防抱死系统一般由一个传感器，一个控制器（计算机）和一个压力调节器组成，它接收诸如车轮角速度，速度等重要的运动参数。这些参数被发送到控制装置，由控制装置计算并执行指定值。
美国在20世纪中旬才开发出带数字显示微处理器，复合主缸，液压制动助力器，电磁阀和执行器的ABS系统。另一方面由于程序逻辑门限ABS的限制，近年来基于ABS的车辆动态控制系统已经得到了发展。结合动态控制的最优的系统就是ABS，其滑移率是控制目标。理论上讲,它就是最理想的汽车安全控制系统。

1.2 发展前景

如今，防抱死制动系统是德国，意大利还有日本等汽车工艺发达国家生产的汽车上的最基础配置，科技的飞速导致了汽车的安全制动系统的发展，特别是控制技术方面。不仅控制范围在不断地扩大并且控制功能的改进越来越完善，而且高精度控制已经能够实现。当然除了在第一侧扩展ASR功能之外，悬架和转向控制系统还得到了补充，使ABS防抱死制动系统成为更完整更安全的车辆控制系统。另一方面，神经网络控制技术等智能控制技术是目前比较新的控制技术，也能应用到了汽车制动控制系统。使我们出行更加安全。虽然 ABS防抱死系统不能完全的解决汽车安全控制技术上的问题，但是已经是目前最有效最安全的制动控制系统，所以，研究汽车安全制动系统将是控制系统发展的重要方向。

1.3 本文基本思路

在这次设计中，我简单介绍了两种制动系统的基本原理，并且建立了普通的制动系统和ABS（防抱死制动系统）的数学模型，在Matlab / Simulink软件环境下搭建了普通制动系统和ABS系统。系统的仿真模块分析了普通制动系统和防抱死系统制动过程中主要参数的不同。通过仿真对比发现，ABS制动系统，它不但可以防止车轮在行驶过程中被锁定，而且还可以精确控制车轮的运动。所以，此次模拟仿真过程是有效的。

2 本文设计流程

2.1 系统仿真设计思路

计算机仿真技术经常用于研究以准确理解防抱死制动系统的性能。本设计使用Matlab / Simulink模拟车辆在线性制动器上的运动，并通过计算机模拟ABS系统的控制规律。与传统的实验室分析相比，发现它对于路面反馈速度更快精准度更高，需要时间更少，更加省心安全。

ABS防抱死制动系统的两种模型是通过不断的实验和计算机仿真对比得到的。该模型的创建取代了风险测试，提高了安全性和经济性，并可以快速轻松地获得测试结果并缩短研究时间。此外，可以通过大量的计算机实验来研究控制器的控制方法，通过为ABS系统的研究和开发提供有效的方法来提高产品设计和开发性能。程序框图如图2-1所示

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