论文总字数：25804字

摘 要

随着汽车工业的不断发展，汽车的安全性已经越来越受到人们的重视。汽车防抱死系统是一种主动安全装置，汽车制动时它可以自动调节车轮的制动力，防止汽车车轮出现抱死，保证车辆的稳定性以及转向操纵性，同时缩短制动距离来取得最佳的制动效果。在汽车日益普及的今天，它的制动性能显得尤为重要。ABS的核心技术是控制方法，对汽车防抱死制动系统进行研究对提高汽车的制动性能具有重要的现实意义。

本文在阅读了大量国内外文献的基础上，介绍了ABS的基本组成原理、布置方式以及国内外的研究现状等，接着采用数学人工建模的方法，在MATLAB SIMULINK中建立了相应的车辆仿真模型，包括单轮车辆模型、轮胎模型和制动系统模型。并分别进行了不带ABS和带ABS的系统仿真。学习研究了PID控制，建立了相应的控制器模型。仿真结果表明，装有ABS系统的车辆与未安装ABS系统的车辆相比，制动效能得到明显提升。论文的结尾部分对本课题的研究进行了总结，由仿真结果可以看出PID控制对汽车ABS的研究具有很大的理论意义，是一种简单、安全、可靠的控制方法。这项研究工作值得继续研究下去。

关键词：防抱死系统 车辆模型 建模 仿真

Automotive braking performance analysis and PID control

Abstract

With the continuous development of the automotive industry, vehicle safety has been getting people's attention.Automotive anti-lock system is an active safety devices, automotive brake when it can automatically adjust the braking force to the wheels to prevent the car from locking the wheels appear to ensure the stability of the vehicle and the steering, while shortening the braking distance to get the best good braking effect.ABS's core technology is the control method for automotive anti-lock braking system research has important practical significance to improve the braking performance of vehicles.

In this paper,It is based on the introduction of the principles of layout and the status of the basic components such as ABS study abroad.Then artificial mathematical modeling method to establish the corresponding vehicle simulation model in MATLAB SIMULINK.Including single-wheel vehicle models, tires and braking system model model.System simulation were carried out without ABS and with ABS.Learning the PID control, the establishment of appropriate controller model.Simulation results show that the vehicle is equipped with ABS system compared with the ABS system is not installed in the vehicle, braking performance and directional stability when braking have been improved significantly.At the end of the paper on the study of this topic summarizes.The simulation results can be seen by the PID control theory has great significance for the study of automobile ABS.It is a simple, safe and reliable control methods.This work is worth going to continue to study.

Keywords:ABS Vehicle model Modeling Simulation

目 录

第一章 绪 论 1

1.1 引言 1

1.2 汽车ABS的历史发展与现状 1

1.2.1 国外ABS发展状况 1

1.2.2 国内ABS发展状况 2

1.3 课题研究的目的和意义 4

1.4 本文主要研究内容和工作 4

第二章 ABS的工作原理 6

2.1 汽车防抱制动理论基础 6

2.1.1 汽车制动时受力分析 6

2.1.2 滑移率 8

2.1.3 附着系数与滑移率S的关系 9

2.2 汽车ABS的主要组成 10

2.3 ABS的工作原理及作用 11

2.3.1 ABS的工作原理 11

2.3.2 ABS的作用 12

2.4 本章小结 12

第三章 汽车防抱制动系统的建模与仿真 13

3.1 引言 13

3.1.1 车辆动力学模拟的概况 13

3.1.2 车辆动力学模型研究概况 14

3.2 汽车防抱制动系统的数学模型 15

3.2.1车辆动力学模型 15

3.2.2 轮胎模型 17

3.2.3 制动系统模型 19

3.3 车辆模型MATLAB/SIMULINK的实现 20

3.3.1 单轮车辆系统 21

3.3.2 轮胎模型系统 22

3.3.3 制动系统模型子系统 22

3.3.4 滑移率计算系统 22

3.4 不带ABS的汽车制动系统仿真 23

3.5不带ABS的汽车制动系统仿真结果分析 24

3.6 本章小结 25

4.1 PID控制算法的研究 26

4.1.1 PID控制算法 26

4.1.2 PID控制器设计 27

4.1.3 PID控制的ABS仿真 28

4.2 PID控制下ABS汽车制动系统仿真结果分析 29

4.3 PID参数对汽车制动性能的影响 30

4.4 PID控制下汽车制动性能的优化 31

4.5 小结 33

第五章 总结与展望 34

参考文献 35

致 谢 38

第一章 绪 论

防抱死制动系统ABS全称是Anti-lock Braking System，即ABS，可安装在任何带液压刹车的汽车上。它是利用阀体内的一个橡胶气囊，在踩下刹车时，给予刹车油压力，充斥到ABS的阀体中，此时气囊利用中间的空气隔层将压力返回，使车轮避过锁死点。通过安装在车轮上的传感器发出车轮将被抱死的信号，控制器指令调节器降低该车轮制动缸的油压，减小制动力矩，经一定时间后，再恢复原有的油压，不断的这样循环（每秒可达5~10次），始终使车轮处于转动状态而又有最大的制动力矩^[1]。

1.1 引言

随着汽车工业、公路建设的迅猛发展，汽车安全性能的提高越来越受到各个国家的重视。目前，作为汽车主动安全技术的重要体现的车辆制动防抱死系统(ABS)已经普遍安装在各类中高级轿车和载重车上。

ABS是一种在制动时能自动调节制动管路压力，使车轮不致抱死，从而避免汽车后轮侧滑和前轮失去转向能力，以提高汽车行驶稳定性、操纵稳定性和制动安全性，并最大限度地利用地面附着力的制动调节系统。 

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