基于輪速信息的ABS參考車速算法研究★

陳彩燕，白 帆，歐學仕，梁靜強

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

引言

ABS參考車速的估算，國內常見的有最大輪速法、斜率法、綜合法、自適應斜率法和基于卡爾曼濾波法等。最大輪速法[1]，是取四個車輪輪速的最大值（簡稱最大輪速）作為車身的參考車速。斜率法[2]，是根據試驗數據結果事先確定一個平均減速度，然后用這個平均減速度計算參考車速。最大輪速法和斜率法雖然簡單，但是與實際車速相差大。綜合法，選取最大輪速法與斜率法中較大的值作為參考車速，此方法雖然相較于前面的最大輪速法和斜率法有所改進，但是自適應能力較差。自適應斜率法[3]，實時調整斜率法的初始點和車身參考減速度，將斜率法計算出的參考速度與最大輪速進行比較，較大者作為參考車速。基于卡爾曼濾波法[4]，此方法是基于卡爾曼濾波進行參考車速的計算。自適應斜率法和基于卡爾曼濾波法兩者適應性強，但算法都較為復雜。

王偉達、丁能根、徐向陽和楊磊等人提出的ABS參考車速自適應算法，其思路是：第一個控制循環根據經驗值設定車身參考減速度，然后再根據斜率法進行后續控制循環的時參考車速的計算，在后續控制循環中他們認為在階梯增壓開始時，車輪速度較為接近車身速度，階梯增壓開始時刻為控制循環的起止點。鄭太雄、單榮明、將國英、楊勇等人提出的ABS參考車速綜合算法，其思路是[5]：先根據整車動力學分析進行首次制動循環時的參考車速計算，然后再根據斜率法進行常規制動循環的時參考車速的計算，輪速相連兩個峰值的斜率是車身參考減速度，在常規制動循環中他們認為峰值點的輪速最為接近車速，輪速峰值點時刻為控制循環的起止點。這兩篇研究的關鍵都是算法控制循環的起止點，但研究中都沒有詳細給出控制循環起止點是如何確定。因此，本文在他們研究的基礎上提出一種改進的參考車速綜合算法。

1 改進的綜合法

ABS制動過程中輪缸壓力和輪速的變化，一般分為5個變化過程[6]：過程1，輪缸壓力隨著主缸制動壓力的增加而增加；過程2，車輪出現抱死趨勢，進入壓力保持階段；過程3，車輪進一步出現滑移，進入壓力降低階段；過程4，進入壓力保持階段讓車輪恢復穩定；過程5，車輪穩定后制動壓力再次增加，進入下一個控制循環。因此，輪速在這樣的控制循環下，出現了輪速峰值。

本文研究的ABS參考車速綜合算法，根據輪速信息進行估算。由于制動開始時車輪輪速信息有限，不能通過輪速信息計算參考減速度，因此ABS參考車速估算分為第一個參考車速估算循環和后續參考車速估算循環。

在第一個參考車速估算循環中，制動踏板踩下一定時間后，采用最大輪速作為車身參考車速估算的起始點。當最大輪速還沒有出現終止點時，采用斜率法進行參考車速估算，然后根據經驗用一個固定的值作為參考減速度。當最大輪速出現峰值且出現峰值時刻與起始點的時刻間隔大于一定時間時，則該時刻為參考車速估算的終止點。

最大輪速是否進入第一個參考車速估算循環的判斷條件：

式中：TBP為制動踏板踩下的時間；TCB為時間標定量；AW為當前時刻最大輪速加速度；ACW為加速度標定量。

第一個參考車速估算循環，參考車速計算公式如下：

式中：vf為車身參考車速；vmax為最大輪速；A0為初始減速度。

Zeff認為經濟后果為：利益相關者作出投資決策依賴財務報告，財務報告是否真實會對利益相關者決策的科學性和合理性產生很大影響，利益相關者行為又可能對與其有關聯的個人或組織的利益產生影響。

在后續參考車速估算循環中，根據最大輪速法和斜率法相結合的綜合法估算方法來計算參考車速。在最大輪速達到峰值點的時刻，最大輪速較為接近車身速度，這一時刻作為上一個控制循環的終止點和下一控制循環起始點。當最大輪速達到峰值點時重新計算下一周期的參考減速度。

后續參考車速估算循環，是否為最大輪速峰值點的判斷條件如下：

式中：SMW為當前時刻的最大輪速；AN為車輪當前時刻前一控制周期最大輪速的輪加速度；AW為當前時刻最大輪速的輪加速度；T0為最大輪速達到峰值點后經過的時間；Tc為時間標定量。

后續參考車速估算循環，參考車速計算公式如下：

式中：vf為車身參考車速；vmax為最大輪速；ax為車身參考減速度。

2 算法程序與驗證

2.1 算法程序

改進的ABS參考車速綜合算法基于MATLAB軟件建立模型，其步驟如圖1所示算法流程圖：

圖1 算法流程圖

2.2 算法驗證

本文ABS參考車速算法模型的驗證，用某汽車的實車道路試驗數據進行對比驗證。如表1所示參數說明表是算法模型驗證時示波器顯示結果的參數說明：

表1 參數說明表

如圖2所示路面試驗圖為高附路面（圖2-1）、低附路面（圖2-2）、對開路面（圖2-3）、對接路面（圖2-4）的試驗結果圖，從圖2中可以明顯地看出高附、低附、對開與對接這四個路面試驗結果的參考車速（RelSpeed）與實際車速（RelSpeed）都非常相近，其中高附、低附、對接路面的試驗結果明顯表明滿足條件的最大輪速峰值最接近車身車速。

圖2 路面試驗圖

四種典型工況的道路試驗結果表明，高附路面試驗計算出的參考車速與實際車速的差值小于0.45 m/s，低附路面試驗計算出的參考車速與實際車速的差值小于0.25 m/s，對開路面試驗計算出的參考車速與實際車速的差值小于0.30 m/s，他們的百分比（差值除以參考車速）都小于5%。對接路面試驗計算出的參考車速與實際車速的差值小于0.50 m/s，對接路面試驗的百分比（差值除以參考車速）小于6%。

3 結語

本文通過ABS參考車速算法的研究與驗證得出以下3點結論：

一是改進的綜合算法給出了控制循環的起始點是如何確定的，即最大輪速峰值的判斷條件；二是從本文的試驗結果可以看出，最大輪速峰值與參考車速最接近；三是該算法準確性好、適應性強，基于本文所用的試驗數據，在高附、低附、對開等路面試驗中得到的百分比均在小于5%，在對接路面試驗中得到的百分比小于6%。