基于Simulink的汽车ABS建模与仿真

摘要：

本文阐述了在Simulink的环境下以ABS（防抱死制动系统）滑移率为对象进行控制，根据ABS系统工作原理建立了ABS单一车轮的仿真模型，并得出仿真曲线，验证汽车ABS 具有良好的制动性能。

Abstract：The article illustrates Control the ABS Slip Ratio with Simulink， creates a single wheel ABS model according to the ABS principle. It produces Simulation curves，which verifies that the Auto ABS has good braking performance.

引言

在车辆紧急制动时，驾驶员踏板往往踩死，这种情况下，如果车轮抱死，车轮与路面间的侧向附着力将完全消失：如果只是前轮（转向轮）先于后轮抱死，汽车将失去转向能力；如果只是后轮先于前轮抱死，汽车将产生侧滑（甩尾）现象。ABS是提高汽车安全性能的主要因素之一，对于具有较高非线性的汽车制动过程，很难建立精确的数学模型。本文以轿车为研究对象， 建立了ABS 数学模型，采用Simulink仿真软件对ABS进行仿真。

1.汽车制动时滑移率与附着系数的关系

汽车制动时，随着制动强度的不断增加，车轮滚动的成分会越来越少，同时车轮滑动的成分将越来越多。通常用车轮的滑移率来说明制动过程中滑动成分的多少，滑移率越大，则车轮运动过程中滑动的成分越多。

2.汽车ABS的控制原理

在常见的 ABS 系统中，每个车轮上各安装一个转速传感器，将有关各车轮转速的信号输入电子控制装置ECU）。电子控制装置ECU）根据各车轮转速传感器输入的信号对各个车轮的运动状态进行监测和判定，并形成相应的控制指令。制动压力调节装置受电子控制装置（ECU）的控制，对各制动轮缸的制动压力进行调节。

3.汽车ABS的数学模型

汽车制动系统数学模型主要包括汽车动力学模型、轮胎模型和制动器模型。

3.1 汽车动力学模型

根据仿真结果可知，当有ABS的汽车以初速度120km/h进行制动时，车轮抱死时，车身速度为5km/h，制动距离为1200m，在制动过程中，滑移率能控制在0.2左右；当不带ABS的汽车以初速度120km/h进行制动时，开始制动7s后车轮出现抱死，此时车身速度为65km/h，车辆极易发生侧滑甩尾，制动距离为1400m。

由此可知，ABS可以有效避免汽车发生抱死拖滑的现象，从而保证了汽车制动时行驶方向的稳定性和操纵性，有利于行驶安全。

参考文献：

[1] 付百学，胡胜海. 基于Mat lab/ Simulink 的汽车防抱死制动系统的仿真研究[ J] . 黑龙江工程学院学报（自然科学版），2008，22（4）：18～20.

[2] JEH A RYU， JONG-H YUB. Hardware-in the-loop simulation of intelligent collision avoidance algorithm [R]. Department of Mechatronics Vehicle Mechat ronics Research Group Kwangju Institute of Science and Technology， 2004（12） .

作者简介：

付建国（1963-），长春科技学院交通运输系主任，教授、高级工程师职称。

王洪亮，讲师，长春科技学院汽车机械工程学院教师。

钟明利（1971-），长春科技学院汽车机械工程学院担任实验室副主任，汽车高级教师、高级维修工。

刘小芳（1969-），工程师，现长春科技学院汽车机械工程学院实验教师。