[发明专利]一种基于模拟预测的ABS控制方法

说明书

本发明涉及汽车紧急制动领域，公开了一种基于模拟预测的ABS控制方法，本发明根据利用MPC方法实现ABS控制的算法，该算法通过7自由度模型进行车辆参数估计、路面识别预测，压力分配继控制。该方法在单一路面，可以实现ABS制动的安全性、舒适性的最优组合控制。在其他路面，可以实现安全性、操控性的最优组合控制。安全性方面，通过不同路面最优滑移率控制，实现制动气室的压力最优控制，避免超调，减少ABS制动过程中的长减压过程，尽可能缩短制动距离。舒适性方面在压力变化较小的范围内，实现压力最优，保证纵向减速度变化率控制在可接受的范围内。操纵性方面，通过控制左右侧制动力不一致导致的横摆运动，可以实现所有对开路面较小的方向盘修正。

技术领域

本发明属于汽车紧急制动领域，具体涉及一种基于模拟预测的ABS控制方法。

背景技术

防抱死制动系统(ABS)广泛装配在现代车辆，通过控制车轮的滑移率在一定范围内，充分利用轮胎和路面的附着力，发挥制动器的制动性能，缩短制动距离，提高车辆的方向稳定性。

WO2004078544A2描述了一种采用连续滑移率控制的防抱死方法，该方法基于车辆瞬时行驶中最优滑移率的门限值，通过计算得到最大附着系数的滑移率，通过设定最大滑移率的门限值，进行车轮的减压、保压、加压等制动防止车轮抱死，并使得滑移率处于最优区间。

ABS控制算法从基于减速度门限值的控制规则过渡到精确的滑移率控制，如PID控制、滑模控制、模型预测控制、自适应控制等。尽管ABS在控制策略上取得了重大进展，但不同的滑移率控制策略仍然存在各自缺点。门限在控制由于制动系统，特别是气压制动系统存在响应延迟、超调等原因，控制过程会出现较多的大的减压，导致制动距离增加、制动减速度波动较大，制动舒适性较差等问题。PID控制策略能够实现滑移率的精确跟踪，但针对不同车型和不同工况，PID控制参数需随之改变。滑模控制作为一种处理非线性和鲁棒性的有效控制方法，仍然依赖控制所需的数学模型，当未建模动态特性或扰动量过大时，滑移率的跟踪响应速度与制动力矩的高频震颤，制约了其应用。模型预测控制要求实时进行矩阵求逆运算，运算量大，限制了该方法应用。同时，随着人们对于商用车安全性、舒适性要求的提升，上述算法，在实现防抱死功能的情况下，很难做到在多变、复杂工况下同时保证安全性、舒适性以及操纵性。

发明内容

为了保证安全性，主要是尽可能缩短制动距离，充分发挥路面附着力，保证舒适性，主要是车辆纵向减速度变化幅度小，保证操纵性比如对开对接路面，由于车辆左右侧制动力不一致，应使得车辆减速度较大的情况下，横摆角速度尽可能小。为了实现上述要求，设计一种基于模型预测控制算法，用于商用车ABS制动系统，并使用分时分段预测计算方法，减少了模型控制过程的运算量。基于此技术问题本方案提供了一种基于模拟预测的ABS控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种基于模拟预测的ABS控制方法，包括根据实际车辆参数所建立的7自由度车辆模型、MPC制器和压力控制器，7自由度车辆模型包括车辆的纵向自由度、侧向自由度、横摆自由度以及车辆的四个车轮的自由度；MPC控制器采用二次型最优算法，实现目标控制量四轮滑移率在S1，同时保证车辆行驶过程中减速度变化小于ax’,及对开路面横摆角速度小于r1’，输出四个车轮的控制压力，Pn(n＝1,2…4)；压力控制器按照MPC控制器输出目标压力，建立四个车轮的制动压力，保证压力控制误差小于Pδ；该方法的实施步骤为：

步骤一、在行驶过程中，利用直线行驶模型通过加速、滑行、制动阶段，对过程中车辆的参数进行获取，车辆的参数包括车身质量m、前轴荷、后轴荷、滑行阻力；

步骤二、按照设定周期T1s，采集当前周期内车辆的滑移率及轮减速度a；根据所设定激活ABS条件滑移率Sns(n＝1,2…4)及轮减速度a判断是否激活ABS；