汽車防抱死制動系統的滑模變結構控制器設計

劉柏楠，郭洪艷，余 如，陳 虹

(吉林大學a.汽車仿真與控制國家重點實驗室;b.通信工程學院，長春130022)

0 引言

隨著汽車工業的發展，人們對汽車速度的要求越來越高，因此對汽車安全性能的要求也越來越高，尤其是在高速行駛時的制動性能。當汽車在行駛過程中遇到例如緊急避障、爆胎等緊急情況時，駕駛員通常會猛踩制動踏板，以期獲得最佳的制動力。然而這樣會導致汽車輪胎抱死，使輪胎與地面間的滾動摩擦變為滑動摩擦，輪胎的抓地力變為零，導致交通事故的發生［1］。汽車防抱死系統(ABS:Ant－lock Braking System)是針對此類問題而設計的一種主動安全裝置，滑移率是汽車制動性能的一個重要過程參數，即通過將汽車的實際滑移率控制在最佳滑移率附近，以得到最佳的制動性能［2］。目前，針對ABS的控制算法主要有邏輯門限值控制、最優控制和模糊控制等［3］。邏輯門限值控制器的各個門限值需要反復試驗確定，調試比較困難。最優控制需要依賴精確的數學模型，所以很難在實際中應用。模糊控制是基于經驗的控制方法，在實際應用中很難建立合適的控制規則［4］。PID(Proportion Integration Differentiation)控制算法是工程中常使用的方法，便于調試，但不適用于高度非線性系統［5］。滑模變結構控制對非線性和參數不確定的系統具有很強的魯棒性［6］，但其固有的抖動會影響控制效果。筆者針對汽車防抱死系統中存在的高度非線性問題，采用了滑模變結構控制器進行了研究，同時針對滑模變結構控制的抖動問題，采用飽和函數代替控制率中符號函數的方法［7］解決。……