基于ADAMS与Simulink的汽车ABS控制联合仿真

李志高 薛亮 钟绍华
武汉理工大学汽车工程学院

【摘要】利用ADAMS/CAR建立整车动力学模型，并在MATLAB/Simulink中设计基于滑移率的ABS模糊控制系统，最后通过ADAMS/Controls接口建立联合仿真模型并仿真。仿真结果表明ABS模糊控制系统在制动过程中取得了很好的防抱死效果，同时也说明了联合仿真在ABS控制系统开发中的可行性。

主题词：模糊控制 ABS 联合仿真

0 前言

模糊控制采用类似于人脑的模糊推理方法，遵循一定的控制规则，结合实际经验，对系统进行动态调控，具有不依赖对象的数学模型、便于利用人的经验知识、鲁棒性好、简单实用等优点，是现在ABS控制中的比较优秀的算法，国内很多科研单位都对其进行了比较深入的研究。然而由于在MATLAB/Simulink中建立汽车整车模型是一个非常繁琐和困难的事情，因此大部分研究采用的是单轮车辆模型进行仿真分析。由于没有考虑车辆制动过程中轴荷的转移等因素的影响，单轮模型与真实的情况有较大的差别。为了让仿真分析更加符合实际情况，本文在ADAMS/CAR平台上建立了整车模型，然后再与MATLAB/Simulink中建立的模糊控制防抱死系统进行联合仿真，结果表明ABS模糊控制系统在整车制动过程中能够得到比较满意的防抱死效果。

1 整车虚拟样机建模

本文以某前驱轿车作为对象建立整车模型，首先在ADAMS/CAR的模板界面下调用各模板进行参数的修改和调节，然后建立相应的子系统，最后将所有已创建的子系统装配成目标虚拟样机。建成的虚拟样机包含底盘、前后悬架、动力总成、转向系、制动系以及轮胎，如图1所示。整车模型的前悬架为麦弗逊悬架，后悬架为双横臂独立悬架。轮胎选用的是H．B．Pacejka教授提出的基于魔术公式的Pacejka 89轮胎模型，因为魔术公式是基于试验数据拟合而成，它对车轮纵向力、侧向力等拟合精度较高。为了尽量接近实车，模型中使用了较多衬套，充分考虑了前后悬架与各机构间的非线性关系以及动力系统悬置和转向系统悬置刚度的影响。为了实现车辆制动力控制的需要，对制动系统设置了输入、输出参数来模拟制动液压系统的增压、减压、保压等操作。

最后阶段滑移率大小振荡比较大，然而由于此时汽车车速已经很小，所以在这个阶段轮速的振荡不明显，它对整个制动过程的影响非常小。总的来说，ABS模糊控制系统保证了汽车制动时具有较好的制动性能，达到理想的制动控制效果。

由高低附着系数对接路面仿真结果可知，与常规制动相比汽车的制动距离缩短了11.4 m，制动时间缩短了1.51s，整个制动过程中未发生车轮抱死现象，车轮滑移率在高附着系数路面很好地维持在期望滑移率0.2附近，当路面附着系数突然降低时滑移率有所波动，但当车辆完全过渡到低附着系数路面之后，滑移率在0.25附近趋于稳定。整个制动过程比较平稳，达到了比较理想的制动控制效果，这说明了ABS模糊控制系统对不同的制动工况有较强的适应能力。

4 结语

本文将ADAMS中建立的整车模型和在MATLAB/Simulink中建立的基于滑移率的ABS模糊控制系统进行了联合仿真，由仿真结果可知ABS模糊控制系统在整车的制动过程中起到了很好的制动防抱死效果。由于本文采用的联合仿真方法充分利用了各自软件的优点，因此建模更加方便和精确，大大提高了仿真研究的效率以及仿真结果的可靠性。