汽车ABS模糊控制系统的仿真与设计

王建南

摘 要：针对现代电子式汽车ABS体积大，反应较慢等影响汽车安全的问题，提出了以模糊控制的方式对汽车ABS进行，模糊控制是基于操作人员的控制经验或相关专家的知识，不需要建立数学模型，控制机理和策略容易接受和理解，很便于应用。

关键词：汽车ABS、模糊控制

汽车ABS又称汽车防抱死系统，是一种汽车安全装置，汽车在紧急刹车制动时，它可以防止车轮抱死，同时保持汽车行进中方向稳定。在汽车模糊控制器的设计过程中，滑移率是主要控制对象，通过计算滑移率的值，不断调整制动力矩，同时通过控制制动力矩又反过来控制滑移率，最终使滑移率处于最佳滑移率范围内，以获得最佳的制动效果。

1汽车ABS的工作原理

在汽车制动时，滑移率是其判断车轮是否抱死的主要依据，如果汽车行进速度大于车轮线速度，车轮就会产生滑移，滑移率的计算公式为：

通过滑移率的变化，我们可以判断车轮是否抱死。若车轮滑移率 =0，则说明汽车是正常行驶；若车轮滑移率0< <1，则说明车轮就有滑动也有滚动，汽车正在进行刹车；若车轮滑移率 =1，说明汽车车轮抱死，无法移动。

2模糊控制系统的设计

实现模糊控制的关键是模糊控制器，模糊控制器的结构、所采用的模糊规则、合成推理算法及模糊决策等因素都会影响模糊控制系统的优劣。模糊控制器所采用的模糊规则有模糊理论中模糊条件语句来描述的，所以模糊控制器又称为模糊语言控制器。

2.1输入输出变量

在模糊控制系统的设计过程中，以滑移率误差e及其变化率ec为模糊控制器的输入，以制动器制动力矩u为模糊控制器的输出；输入变量e的论域分别为[-6，+6]，实际滑移率的变化范围为[0，1]，最佳滑移率一般为0.2，所以滑移率误差的基本论域为[-0.2，0.8]；同样输入变量ec和输出变量u的论域设为[-6，6]，根据车辆模型仿真结果，ec的基本论域确定为[-100，100]，u的基本论域确定为[-600，600]；然后对各个变量进行模糊化，得到的模糊数分别为E、EC和U。根据量化方程，得到量化因子 K1=12，量化因子K2=0.06，比例因子K3=0.01；对于输入输出变量都选用{负大（NB），负中（NM），负小（NS），零（ZE），正小（PS），正中（PM），正大（PB）}来表示隶属度函数。

2.2 模糊规则以及模糊控制查询表的建立

根据我们日常生活中的刹车经验来设计模糊规则，规则的设计标准为：滑移率误差越大，滑移率误差变化率越大，说明车轮即将抱死，此时要减小制动力矩；滑移率误差适中，滑移率误差变化率适中，制动力矩也适中；滑移率误差越小，滑移率误差变化率越小，说明此时车轮也即将抱死，需要增大制动力矩。模糊规则的设计采用if E and EC then U的原则。

2.3解模糊

为了获得更加准确的控制量，本文采用重心法进行解模糊。重心法是取隶属度函数曲线与横坐标围成面积的重心作为模糊推理的最终输出值，即：

重心法具有很平滑的输出推理机制，输入信号的微小变化也会使输出发生变化。

2.4模糊控制器的仿真

根据模糊控制器的輸入输出结果和实际情况建立仿真模型，在simulink中建立仿真框图，需要注意进行仿真前需要把建好的fis文件打开并保存到模糊控制器的工作空间去。模糊控制的仿真框图如图1所示：

图2为制动力矩随时间的变化曲线，汽车开始刹车制动时，滑移率误差偏低，制动力矩，但会导致滑移率误差偏大，所以又要减小制动力矩，如此循环，使汽车平稳停车。从仿真曲线看出，系统比较稳定，反映较快，与实际符合，从仿真曲线来看该模糊控制是非常可行的。

参考文献

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