現(xiàn)代控制理論在汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)中的運(yùn)用

現(xiàn)代控制理論在汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)中的運(yùn)用第1頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月汽車抱死

抱死就是制動(dòng)器（無(wú)論是盤式還是轂式）將輪胎夾緊，輪胎對(duì)于制動(dòng)器沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。第2頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ABS系統(tǒng)第3頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ABS系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)原理

汽車防抱制動(dòng)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱ABS系統(tǒng))實(shí)質(zhì)上是一種制動(dòng)力的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。第4頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ABS系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)原理地面附著力為：式中:Z—地面對(duì)輪胎的法向反作用力ψ—附著系數(shù)第5頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ABS系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)原理附著系數(shù)與輪胎滑動(dòng)率S的變化關(guān)系:側(cè)向附著系數(shù)縱向附著系數(shù)第6頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ABS系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)原理第7頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ABS系統(tǒng)的控制方法

目前汽車防抱制動(dòng)系統(tǒng)，常采用以下三種控制方式:①邏輯門限值控制方式(或稱雙位控制)②最優(yōu)控制③滑動(dòng)變結(jié)構(gòu)控制。第8頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)代控制理論在ABS系統(tǒng)中的應(yīng)用

最優(yōu)控制是現(xiàn)代控制理論的核心，它研究的主要問(wèn)題是：在滿足一定約束條件下，尋求最優(yōu)控制策略，使得性能指標(biāo)取極大值或極小值。第9頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月建立ABS系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為了便于分析，首先作如下假設(shè):(1)車輪承受的載荷為常數(shù);(2)不計(jì)迎風(fēng)阻力和滾動(dòng)阻力;(3)附著系數(shù)勸隨滑動(dòng)率變化的規(guī)律由圖4所示的兩條直線所組成。第10頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月建立ABS系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型汽車在制動(dòng)過(guò)程中，單個(gè)車輪的受力情況如圖5所示:第11頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月建立ABS系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型車輪作平面運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)微分方程式:第12頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月建立ABS系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型把制動(dòng)力矩表示為如下的時(shí)間函數(shù)關(guān)系：其中，k為比例系數(shù)。選取狀態(tài)變量和，把附著系數(shù)ψ和滑移率S的關(guān)系曲線峰值處的車輪速度V*作為系統(tǒng)的期望值輸出。第13頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月建立ABS系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)跟蹤系統(tǒng)，使系統(tǒng)實(shí)際輸出的是跟蹤期望輸出值，于是可將跟蹤輸出器設(shè)計(jì)成二階積分的型式，即:第14頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月建立ABS系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型微分并寫成狀態(tài)變量和的直接關(guān)系為：第15頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月建立ABS系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型利用由受力分析所得的微分方程式可推導(dǎo)車輪速度的微分方程式：第16頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月建立ABS系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型利用由受力分析所得的微分方程式可推倒車輪速度的微分方程式：第17頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月建立ABS系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型由此可得汽車防抱死系統(tǒng)狀態(tài)方程的規(guī)范表達(dá)式：式中第18頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二次型的目標(biāo)函數(shù)目標(biāo)：使液壓或氣壓控制系統(tǒng)消耗的能量最小，并使實(shí)際輸出與期望輸出的誤差最小。于是選擇二次型目標(biāo)函數(shù)，即式中θ——狀態(tài)變量的加權(quán)矩陣R——控制變量的加權(quán)矩陣

第19頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二次型的目標(biāo)