汽车ABS模糊控制方法的研究

维普资讯 http://www.cqvip.com 文＇Ｉｔ编号：１００７—１３８５（２００６）０１一ｏ０２４—０３　汽车ＡＢｓ模糊控制方法的研究　（沈阳航空工业学院机械与瑟院汽车学阮翌宁，ｉＬ　仉　。　…　。，４　蝻出　一；　　一幅　Ａ　一　中圈分类号：Ｕ４６３．５２　６　车轮的制动力矩。　蔗　辈　，　淼鐾　冀三嚣　姜　　糊　１．２　模型来模拟轮胎制动时纵向附着　采用双线性模型来模拟轮腧削驯叫　差　簇　蒌　系数和滑移率的关系如图１。　金惹　　熏　塞盖喜　妻　暮茎　ｌ＝　磊　数，设计了查询表在线插值的犋棚弪币　丽　’出　ｌ汽车系统模型　¨　轮胎模翥型可以罢需用丽个直　栏水线力衣轮　：　ｓ　Ｓ＜－－Ｓｏ￣，　用体　嚣　一　车ＡＢｓ中的应甩微采　（２）　：　１－：　Ｉ＝１　４＂￣１３　（１）　矗Ｓｏ￣，ｓ　一　：ｌ　ｒ．￣ｇｊ　系统动力学和空气阻力的影啊　日削　＇川　－一％时的附着系数；　滑移率为１０ｏ％时的阳君豕戥；　１．３制动系统模型　采用气动系统，可简化为：　‘　其　；一汽车加速度；　ｒ＿一轮胎的有效转动半径；　Ｊ　一车轮的转动惯量；　１△￡一第』点和卜‘恩嗣“　。曲Ｌ、士黼　ＭＡＴＬＡＢ　Ｓｉ　ｍｕｌｉｎｋ　利用　的　上　相’竹上　”　黧　篆瑟　嚣　；　男．辽宁盖州人，助教，硕士　作者简介：王文竹（１９７６一），男’址了显”　”　…　维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期　王文竹等：汽车ＡＢＳ模糊控制方法的研究　２基于查询表在线插值模糊控制器　的设计　计算机实现模糊控制一般有两种方法。一种　是直接模糊合成的计算方法，根据每次不同的输　入和输出，重新推理计算每次的输出值，这就要耗　费相当多的时间和微处理器的资源，使系统实时　控制性能变差。另一种是查询表的方式。用查询　图３　Ｅ。ＥＣ的隶属度函数　表代替推理输出大大加快了计算速度，节省了系　统资源，但是本质上存在缺陷。例如，在表中模糊　变量的论域是离散的，而在实际应用中，它们是连　续变化的，这样就会造成控制器的调节死区给模　糊控制系统带来稳态误差和颤振现象；输入变量　分档，造成调节过粗，控制不精确。而基于查询表　在线插值的方法能够很好地解决了以上问　题　儿　。其原理如图２所示。　图２基于查询表在线插值模糊控制系统　２．１　建立模糊控制查询表　模糊控制器输入量选为滑移率的误差ｅ、误差的　变化率８ｃ，输出量为制动压力的变化率Ｉ，Ｌ。设定期望　滑移率ｓ　，则可以定义滑移率误差ｅ＝￣ｏｊｎ—ｓ，误差　的变化率ｅｃ＝ｄｅ／ｄｒ。三者模糊化后的模糊量分别　为：Ｅ、ＥＣ和　。对输入变量Ｅ、ＥＣ和输出变量ｕ都　规定描述其状态的７个模糊子集：ＮＢ、ＮＭ、ＮＳ、Ｚ、　ＰＳ、ＰＭ、ＰＢ，分别对应负大、负中、负小、零、正小、正　中、正大７种情况，构成７×７规则。定义模糊变量Ｅ　和ＥＣ的论域分别为［一６，６］，Ｕ的论域范围为［一　１，＋１］。３个模糊变量的隶属度函数形状都选用三　角形，如图３、图４。　根据获得的汽车实际制动过程中的输入、输　出语言变量之间的经验关系，可以制定出模精逻　辑控制规则集，如表ｌ。　模糊控制查询表是通过离线计算得到的。Ｅ和　ＥＣ白ｇ哥色域均为｛一６，一５，一４，一３，一２，一ｌ，Ｏ，ｌ，２，　３，４，５，６｝，组成矩阵，就可以组成１６９对输入。利用　ＭＡＴＩＡＢ中Ｆｕｚｚｙ逻辑工具箱，可以得到１６９个对　应的输出　。就可以得到模糊控制查询表２。　图４　ｕ的隶属度函数　表１模糊控制规则表　髓　Ｕ　一６—５—４—３—２—１　０　１　２　３　４　５　６　—６—０．９一ｎ９一ｎ９—０．９—０．９—０．９…０　９　ｎ９—０．９…０　７　０．７—０．７—０．７　—５一ｎ９一ｎ９一ｎ９－０．９一　９—０．７—０．７一ｎ７一　７—０．５－０．５－０．５－０．５　—４一ｎ９—０，９一ｎ９—０．９—０，９—０．７一ｎ７一ｎ，一０，７—０．５—０．３—０．３—０．３　—３—０．７一ｎ７一ｎ７—０．７一ｎ７—０．６…０　５　ｎ　３—０．３—０．３－０．２－０．２－０．２　—２一ｎ７一ｎ７一ｎ７—０．７一ｎ７—０．５—０　３一ｎ２　０　０　０　０　０　—１一ｎ５一ｎ５一ｎ５—０．５—０．５一ｎ３—０．２　０　０．２　０．２　０．２　ｎ２　ｎ２　Ｅ　０—０．３一ｎ３一ｎ３—０．３—０．３－０．２　０　ｎ２　０．３　０．３　０．３　ｎ　３　ｎ３　１一ｎ２一ｎ２一ｎ２　０　０　ｎ２　０．３　ｎ４　０．５　０．５　０．５　ｎ　５　０．５　２　０　０　０　ｎ２　ｎ３　ｎ　５　０．７　ｎ７　ｎ９　０．９　０　９　ｎ９　０．９　３　ｎ２　ｎ２　ｎ２　ｎ３　ｎ５　ｎ５　０．７　０．７　０．９　０．９　０．９　０．９　０．９　４　ｎ３　ｎ３　ｎ３　ｎ５　ｎ９　ｎ９　ｎ９　０．９　０．９　０．９　０．９　ｎ９　０．９　５　０．５　０．５　０．５　ｎ５　０．９　ｎ９　０．９　０．９　０．９　０．９　９　０，９　０　９　６　ｎ９　ｎ９　ｎ９　ｎ９　０．９　９　０．９　ｎ９　０　９　０．９　０　９　０　９　ｎ９　图５查询表在线插值模糊控制器模型　２．２确定插值函数　这里采用泰勒二元函数的一次展开法。　维普资讯 http://www.cqvip.com 沈阳航空工业学院学报　第２２卷　将查询表用函数来表示：Ｕ＝，（Ｅ，ＥＣ）　当Ｅｌ＜Ｅ＜Ｅ…，Ｅｃ，（ＥＣ＜Ｅｃ…时，根据泰　勒公式，可以得到：　＋速仿真曲线可以看出，基于查询表在线插值的模　糊控制器在两种路面上的控制效果较好，都能将　滑移率控制在最佳滑移率附近，没有出现抱死现　器（Ｕｉ　一　）＋嚣％　有较强的适应能力，证明了基于查询表在线插值　模糊控制器的有效性。　象，能够满足ＡＢＳ的控制要求，并对不同路面具　（‰＋。一　）　查询表在线插值模糊控制器的ＭＡＴＬＡＢ模　型如图５所示。　４结论　（１）模糊控制很适合变工况、非线性的汽车　防抱制动系统。采用模糊控制，使整个防抱制动　系统的设计简单，避免了复杂的数学模型，易于编　程实现，控制效果更好。　（２）基于查询表在线插值的模糊控制器是较　为实用的模糊控制器，易于计算机编程实现，占用　微处理器的资源较少，运行更快，适合于实时控制　系统，又克服了传统模糊查询表分档过粗，控制不　３仿真结果　对系统进行模拟，用ｏｄｅ４５高阶法解微分方　程，采用变步长算法，初始步长为ａｕｔｏ，最大步长　为０．００１。制动时车轮初速度为２０ｍ／ｓ。分别　在干燥混凝土路面（Ｓ删＝Ｏ．２）和冰路面（Ｓ叩，＝０．　３５）上进行仿真，其仿真结果如图６、图７所示。　精确的缺点；使系统更稳定，制动时问较短，制动　距离也较小。　参考文献：　图６干燥混凝土路面仿真曲线　［１］姚国平．２ｌ世纪汽车电工．北京：北京理工大学出版社［Ｍ］，　２ｏ（）ｏ　［２］程军．汽车防抱死制动系统的理论和实践［Ｍ］．北京：北京理　工大学出版社，１９９９　［３］章卫国．模糊控制理论与应用［Ｍ］．西安：西北工业大学出版　社。２００ｌ　Ｅ４］李林．基于模糊控制的汽车防抱制动系统的研究［Ｄ］，江苏大　学．２００３　围７冰路面仿真曲线　［５］薛定字，陈Ｉｊ［＿ｌ采．ＭＡＴＩＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的系统仿真技术与应用　ｆ　Ｍ１．北京：清华大学ｍ版社。２００２　通过两种路面上的车轮的滑移率、车速与轮　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　ＡＢＳ　ｆｕｚｚｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ＷＡＮＧ　Ｗｅｎ—－ｚｈｕ　ＭＩＡＯ　Ｗｅｉ—－ｄｏｎｇ　ＬＩＵ　Ｇａｎｇ　（Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉ，ｉａｏｎｉｎｇ　Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１１００３４）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｕｚｚｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅｏｒｙ　ｏｎ　ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　ｂｒａｋｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　ｍｏｄｅｌ，ａ　ｌｏｏｋ—ｕｐ　ｔａｂｌｅ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｏｎｌｉｎｅ　ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ　ｆｕｚｚｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．　Ｔｈｉｓ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｆｕｚｚｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｏｖｅｒｃｏｍｅｓ　ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇ　ｏｆ　ｄｉｒｅｃｔ　ｆｕｚｚｙ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｌｏｏｋ—ｕｐ　ｔａｂｌｅ．Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｆｕｚｚｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃａｎ　ａｃｈｉｅｖｅ　ａｎ　ｉｄｅａｌ　ｃｏｎｔｏｌｒ　ｅｆｆｅｃｔ　ａｎｄ　ｈａｓ　ａ　ｓｔｒｏｎｇ　ａｄａｐ—　ｔｉｖｅ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｔｏ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｒｏａｄ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡＢＳ；ｓｌｉｐ　ｒａｔｅ；ｆｕｚｚｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ