探討汽車轉向/防抱死制動系統協同誤差控制

羅杰

汽車是由多個系統構成的，其中，轉向系統與制動系統之間存在相互關聯的復雜耦合關系，這兩者之間的關系會對汽車在行駛過程中操作的安全性和穩定性造成影響。在實際情況中，汽車在轉向過程中的防抱死制動多少會存在一些誤差，為了控制這種誤差，就需要一種新的協同控制系統，保證汽車行駛的穩定安全性。

汽車轉向；防抱死制動；協同控制；誤差控制

1.防抱死系統概述

隨著時代的進步，高速公路修建程度加大，隨之而來的是汽車工業的快速發展。因此，汽車在行駛過程中的安全性和穩定性受到人們的重視程度越來越大。在全面制動的過程中為了滿足汽車對制動的要求，是汽車的制動器能更加合理科學地分配制動力，防抱死系統在汽車上的應用程度不斷加大。

防抱死制動系統指的是在汽車制動的過程中，能實時對車輪的滑動率情況進行判定，從而自動調節在車輪上發生作用的制動力矩大小，以防止車輪出現抱死狀態，獲得最佳制動效果的電子裝置。該系統能字一定范圍之內控制車輪的滑動率，對輪胎與路面之間的附著力進行充分有效的利用，從而縮短汽車制動的距離，顯著提高汽車在制動時的穩定性、安全性和可操作性，從而避免車輪出現抱死狀態發生交通事故。

汽車在行駛過程中，由于制動強度不斷增加，導致車輪的滾動成分變少，滑動成分變多，一般用來表示汽車在制動過程中滑動成分的多少的參數是滑動率S，滑動率越大表示滑動成分越少。滑動率與速度之間的關系如下：?00%其中，u代表車輪的中心速度；r代表沒有地面的制動力時車輪的滾動半徑；w代表車輪的角速度大小。

目前大多數汽車所采用的防抱死制動系統的組成部件主要為輪速傳感器、電子控制單元、壓力控制閥、線束、管路等。對汽車防抱死制動系統進行開發的主要內容是研究具體的設計優化運算以及控制程序操作的軟件，以實現在汽車具體行駛過程中實時精確的制動協調技術。

2.目前防抱死系統控制技術

防抱死控制系統的效果很大程度上取決于系統采用的控制技術，目前，很多汽車的防抱死系統控制技術都是邏輯門限值控制技術，而為了不斷提高控制性能，還應該在此基礎上提出更多新的技術模式，以實現更好的控制效果。

PID控制技術。滑動率的表示在上文已敘述，實際滑動率S與期望滑動率S0之間往往有一定誤差，假設誤差為e=S-S0，則汽車防抱死控制系統的PID的控制可以表示為：由此公式可以看出，防抱死控制器的設計就是根據防抱死動態系統，確定一組參數Kp、Ki、Kd，使車輪的滑動率能以盡量逼近已設定的滑動率期望值S0。

模糊控制技術。模糊控制技術主要用于以滑動率為控制對象的汽車防抱死制動系統，模糊控制的參數中，有車輪的期望滑動率與實際滑動率之間的的偏差e以及這個偏差量的的變化率eC，制動管路油壓U，具體的關系為U=譭+(1-)eC。是修正因子，它的大小直接兩個滑動率之間的偏差以及偏差變化率的加權程度，調整該參數，就可以改變防抱死系統控制的規則。

邏輯門限值控制技術。運用這種控制技術時要對控制參數設定一些控制門限值，汽車在制動過程中，要根據計算出的參數值大小與參數對應的門限值大小之間的關系來判定車輪具體的運動狀態，從而控制調價汽車的制動壓力，實現足夠的制動強度和穩定性。目前，此種控制方法大多將車輪的轉動角加速度作為控制參數，車輪的滑動率是輔助控制參數。

當然，防抱死制動系統的控制技術遠不止以上幾種，隨著時代的發展，還將衍生出更多適合汽車規律的控制技術。

3.汽車轉向防抱死系統誤差控制

轉向最優滑?？刂破?。汽車的轉向控制器有兩個組成部分，即前輪轉向控制器和橫擺力矩控制器。汽車轉向時的動力學結果會受到多方面的影響，比如參數變化不確定，制動系統出現耦合干擾情況，道路的環境對其造成干擾等，為了減少多種不確定因素的干擾程度，設計轉向最優滑?？刂破饔兄诳刂破囖D向防抱死制動系統之間的協同誤差。這種控制器將橫擺力矩與主動前輪的轉向相結合。

協同控制器。協同控制系統是汽車轉向/防抱死制動系統的協調控制結構，其工作原理如右圖所示：

在轉向控制中，該系統利用了制動橫擺力矩在車輪上的作用力，這導致轉向控制對滑移率造成很大程度的干擾，為了減少這個干擾的影響程度，在協同控制器中要加入補償控制器。

在協同控制器中，有一個重要的參數就是協同誤差，協同誤差反應了制動系統與轉向系統之間的耦合關系，汽車在轉向制動的過程中如果不考慮轉向跟蹤的誤差，只是進行縱向的制動，很容易使車體大幅度擺動甚至失控，造成安全事故。因此，防抱死控制器的設計原則是在保證汽車轉向控制性能良好的基礎上盡量縮短制動距離。

汽車在行駛過程中，由于各種制動系統之間的相互影響，極有可能影響汽車行駛的穩定性和安全性。協同控制就是為了減少各種制動系統之間的耦合影響，能提高汽車在轉向制動過程中的動態性能，也能提高各個系統之間的配合協調性，以增強汽車行駛的安全性和穩定性。

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