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1、摘要本文研究的是对开路面驱动防滑系统，采用驱动轮制动力矩调节，也就是在发生打滑的驱动轮上施加制动力矩，使车轮转速降至最佳的滑转率范围内。探讨了基于PID控制和模糊PID控制这两种控制理论的ASR控制算法，使用MATALB/SIMULINK工具箱对这两种控制算法进行了仿真分析。本文主要分为以下四个部分：1介绍ASR的研究意义，国内外研究现状，工作原理以及目前常用的控制方式和控制算法。2车辆系统动力学仿真模型是汽车牵引力控制的仿真分析基础，同时也对其理论分析具有一定的指导意义。动力传动系模型可用来分析各子系统的响应规律，并为整车动特性分析提供必要的数值依据，它包括发动机模型、传动系模型和轮胎模型。
2、本文建立了包括动力传动系模型和整车模型的车辆系统Simulink模型. 3. 从理论上探讨了PID和模糊PID两种控制理论下的ASR控制算法，并设计了它们在对开路面条件下的Simulink模型。4根据所建立的控制算法，进行了参数选择，并在MATALB/SIMULINK环境下，分别在0.1/0.5、0.3/0.5对开路面使用制动控制对所建立的两种控制算法进行仿真分析，并且在验证算法适应性的时候采用了路面附着系数改变的状况进行仿真。仿真结果表明汽车ASR系统能够改善车辆的牵引性、操纵性和稳定性，也验证了本文建立的基于PID控制和模糊PID控制两种控制理论的汽车牵引力控制算法正确。关键字：ASR系统
3、，PID，模糊PID，仿真AbstractThis paper studies the Anti-Slip Regulation control system on-Split Road，use driving wheel braking torque regulation, it is imposed braking torque on the skid driving wheel, the speed of wheel lows to the best slip coefficient. This paper has discussed three control algorithms t
4、hat is based on PID control and fuzzy PID control, simulated these two control algorithms with MATALB/SIMULINK, and compared the performance with the situation without ASR.This thesis mainly includes four parts:1. Introducing the significance of ASR system, the research status of domestic and overse
5、as, the principle of the working and the usually control algorithm presently.2. Vehicle system dynamics simulation model is the basis of ASR system simulation and analysis. Automobile transmission model is used to analyze the response of each subsystems, it includes engine model, transmission line m
6、odel and the tire model. This paper established the Simulink model of vehicle system.3. Theoretically discussed ASR control algorithm which under PID control and fuzzy PID control theory, and design their simulink model on -split road condition.4. The parameters in the algorithms are selected and th
7、ese algorithms are simulated with SIMULINK, using active brake control on 0.1/0.5,0.3/0.5 split- road surface respectively, and use the situation of road adhesion coefficient changed to demonstrate algorithm adaptability and effectiveness.The results of the simulation has shown that ASR system can e
8、ffectively improve the vehicle traction、handling and stability. At the same time, it proves the control algorithms that are established are correct. Key words: ASR system; PID; fuzzy PID; simulation目录摘要IAbstractII目录III第一章 绪论11.1ASR系统简介11.1.1 ASR系统概述11.1.2 ASR的发展历程及国内外研究现状11.1.3 ASR基本原理21.2本文研究的意义31.
9、2.1过度滑转的危害31.2.2 ASR的作用41.3ASR系统的控制途径41.3.1发动机输出转矩调节41.3.2驱动轮制动力矩调节51.3.3离合器或变速器控制51.4 ASR系统的控制策略51.4.1 PID控制51.4.4模糊控制61.5本文研究的主要内容6第二章 驱动防滑控制系统的数学模型82.1引言82.2 ASR系统数学模型的建立82.2.1动力传动系模型82.2.2制动器数学模型112.3 本章小结11第三章 ASR系统的控制算法研究123.1引言123.2 PID控制算法123.3模糊PID控制算法133.3.1模糊控制系统概述133.3.2 Fuzzy PID控制器的结构组
10、成143.3.3参数自整定思想153.3.4模糊控制规则的设计163.5小结21第四章 ASR系统的控制算法建模仿真224.1引言224.2 建立ASR系统Simulink模型224.2.1 发动机模型224.2.3 轮胎模型234.2.4 制动器模型234.3 ASR系统的控制算法仿真244.3.1无ASR控制直线加速仿真244.3.2基于PID算法的整车加速仿真254.3.3基于Fuzzy PID算法的整车加速仿真294.4控制算法的比较344.4.1两种算法在控制指标上的比较344.4.2控制算法的适应性比较35第五章 全文总结39参考文献40致谢41第一章 绪论“安全、环保、节能”是当
11、今汽车发展的三大方向。提高汽车的安全性是各汽车厂商增强其产品竞争力的重要手段。随着制动防抱死系统的广泛应用，驱动防滑系统(ASR)也逐步被投入使用。目前，ASR已经成为汽车向电子化发展的一个重要方面【1】、【2】。1.1ASR系统简介1.1.1 ASR系统概述ASR(ACCELERATION SLIP REGULATION)，即驱动防滑系统，它是根据车辆行驶行为，运用数学算法和控制逻辑使车辆驱动轮在恶劣的路面或复杂输入条件下产生最佳纵向驱动力的主动安全系统。由于驱动防滑系统是通过调节驱动车轮的牵引力实现驱动车轮防滑转控制的，因此，也被称为牵引力控制系统，简称TCS(TRACTION CONTR
12、OL SYSTEM)。ASR的应用对于驱动时驱动轮的过度滑转起到了很好的抑制效果。汽车ASR系统是伴随着汽车制动防抱死系统(ABS)产品化而发展起来的，实质上它是ABS基本思想在驱动领域的发展和推广。汽车行驶时的车轮滑动包括两种情况，一种是汽车在制动时车轮抱死而产生的车轮滑移情况；另一种是车身不动，车轮转动，或者是汽车的速度低于转动车轮的轮速，简称滑转。ABS控制前一种情况，ASR控制后一种情况。或者说，ABS是减压防滑移的过程，ASR是加压防滑转的过程【1】、【2】。1.1.2 ASR的发展历程及国内外研究现状自二十世纪七十年代起，车轮滑转问题开始引起人们的重视，驱动防滑控制系统因此得到迅速
13、发展。1972年，日本首次登记了通过停止发动机点火控制车轮滑转的牵引力控制系统。1978年德国注册了一种以减少气缸供油来实现汽车驱动防滑控制的装置。1981年，日本又注册了一种以调节离合器接合程度来限制汽车驱动轮过度滑转的汽车驱动防滑控制专利。1985年由瑞典VOLVO汽车公司试制生产的汽车电子驱动防滑装置安装在Volvo760 Turbo汽车上，该系统被称为ETC（电子牵引力控制），是通过调节燃油供给量来调节发动机输出扭矩，从而控制驱动轮滑转率，产生最佳驱动力的。此后，ASR技术日益发展并逐渐成熟，进入上世纪90年代后，得到了迅速普及。国外ASR的发展十分成熟，已实现产业化，将ASR统作为标
14、准或选装装备批量装车。国外的一些高级轿车如：宝马、凌志、皇冠、克尔维特、卡迪拉克等已将牵引力控制系统作为标准或选装装备，其中包括一些性能优良的牵引力控制系统，如：BOSCH ABS/ASR 2U，装备于卡迪拉克多种型号的轿车上；宝马ABS/ASC+T，装备于BMW 850i轿车上；丰田ABS/TRAC，装备于LEXUS300、LEXUS 400轿车上；TEVES MK IV，装备于福特、别克、卡迪拉克、克莱斯勒等多种型号的汽车上。由于牵引力控制系统能提高汽车的动力性、主动安全性，因而也受到了军队的重视。如：美军在M998、M1043、M1045、M1097等“Hummer”系列军用越野汽车上装
15、备了牵引力控制系统；卡迪拉克公司的Escalade越野汽车装备的StabiliTrak牵引力控制系统可使该车060mph的加速时间降低到8.5秒，最大拖曳力达到8500磅。国内对ASR的研究，约始于20世纪90年代。一些科研单位如清华大学、吉林大学、北京理工大学、同济大学、上海交通大学、济南重汽技术中心等对ASR技术的发展进行跟踪、研究并取得了阶段性进展。目前，我国科研人员主要针对ASR控制系统的控制策略和控制算法、逻辑等关键环节进行研究。由于受电控发动机的限制，我国ASR系统的控制理论方面大多侧重于采用以制动控制为主、发动机控制为辅的控制方法。距离产品化研究还有一定的差距。目前国内尚无自主研发的ABS/ASR防滑控制系统产品【2】。1.1.3 ASR基本原理车轮相对于路面的运动状态与附着力有重要关系，特别是在弱附着路面上更为明显。车轮在路面上的纵向运动分为滚动和滑动两种形式，人们引入了车轮滑动率S的概念来表征车轮纵向运动中滑动成分所占的比例。滑转率S定义为： 式中，Vv为车速；Vw为轮速。前轮发生滑转可能使汽车丧失转向能力，而后轮发生过度滑转则会使汽车发生侧滑而丧失方向稳定性。ASR系统就是通过防止驱动轮过度滑转，在车
