simulink中ABS翻译章节

建立一个ABS系统模型这个模型可以展示怎么模拟一个简单的ABS模型。它通过模拟车辆在紧急制动条件下的动态特性。这个模型代表一个单独车轮，可以通过多次复制来建造一个多轮车辆系统。这个模型使用simulink仿真软件中的信号记录功能。这个模型记录的信号保存在matlab工作区，我们可以在那里分析和查看它们。你可以在sldemo_absbrakeplots.m查看这些代码，看它们是怎么运行的。在这个模型中，车轮的速度单独用一个名为sldem-wheelspeed-absbrake的模型计算。这些构成需要引用模块。既然顶部模块和引用模块都使用变步长解决方法，所以simulink在引用的模型中将会采用过零检测方式。分析解释物理现象在采取制动之前，车轮以固定的初始角速度旋转，与车辆速度相等。我们分别使用积分器来测试车轮角速度和车辆速度。我们使用这两个速度来计算滑移率slip，就是按方程式一计算决定的那样。既然这样，我们引用车辆速度来表达角速度。𝑤𝑣=𝑉𝑅(如果没有滑转，等于车轮角速度)方程式一𝑊𝑣=𝑉𝑣𝑅𝑟slip=1−𝑊𝑤𝑊𝑣𝑊𝑣=车辆速度除以车轮半径；𝑉𝑣=车辆线速度；𝑅𝑟=车轮半径；𝑊𝑤=车轮角速度；从这些表达式中，我们可以看出当车辆速度与车轮速度相等时，滑移率slip为0；当车轮锁住抱死时，滑移率slip为1。一个令人满意的滑移率slip为0.2，意味着在相同的车速下，车轮的转数为不采用制动时车轮转数的0.8倍。此时，轮胎与地面之间的附着力达到最大，并且通过有效摩擦使制动距离最短。建模轮胎和地面之间的摩擦系数mu,是关于滑移率slip的经验函数，就是我们熟知的mu-slip曲线。我们使用simulink查找表，通过设置matlab模块框图中的变量来构建mu-slip曲线。摩擦力Ff等于摩擦系数mu乘以作用在车轮上的重力W，并作用于轮胎圆周。因为车辆的质量作用摩擦力使车辆，产生减速，这就是模型所获得的车速。在这个模型中，我们使用一个理想的防抱死制动控制器，然后以真实滑移率和期望滑移率之间的误差为基础，使用“继电器式”控制器。我们设置期望滑移率，使它有滑移价值。当期望滑移率在mu-slip曲线达到峰值，这是最小制动距离时的最佳值。（看以下的注解）注解：在真实的车辆行驶中，滑移率不能通过直接测量，所以这个控制算法不切实际。它在这个例子使用，是为了说明这样一个simulink模型的概念解释。这个一个仿真模型的工程价值，在于显示控制的概念解决特别问题之前的可能性。为这个例子创建一个临时文件夹在这个例子中，simulink生成的文件在当前工作目录。假如你不想文件在此目录生成，把这个工作目录改成一个适当的目录。Origdir=cd(tempdir);打开这个模型在matlab的终端目录，打开类型为sldemo_absbrake的模型，（如果需要帮助的话，点击超链接符号“？”）。图一：ABS系统模型双击模型窗口中“wheelspeed”子系统图标，并打开它。考虑到车轮滑转，期望的车轮滑转，和车轮转矩，这个系统可以计算车轮角速度。图二：车轮速度子系统通过控制制动压力变化的比率，这个模型从期望的滑移中减去实际滑移，然后把这个信号提供给一个“继电器式”控制器（+1或者-1，看图二，根据误差轨迹）。这个开关比率通过一个基本命令而有滞后性，这和代表制动系统的液压管路的延迟有关。该模型将过滤后的比率作为实际制动压力。作为结果的信号，则是通过活塞工作表面积乘以活塞半径和车轮的扭转系数Kf，就是作用于车轮的制动转矩。这个模型，通过车轮半径乘以作用于车轮上的摩擦力，在车轮表面产生地面加速转矩作用于车轮。总转矩减掉的制动转矩得到净转矩作用于车轮上。用车轮转动惯量I除净转矩，得到车轮加速度，整合后提供的车轮速度。为了保持车轮速度和车辆速度的真实性，限制积分器被用于这个模型。在ABS模型中运行仿真系统在模块工具栏中点击“play”图标，运行仿真。你也可以在matlab中执行sim(‘sldemo_absbrake’)命令来运行仿真。在这个仿真中ABS是打开的。图三：基线仿真结果注解：这个模型把记录到的有关数据保存到matlab工作空间中在一个名为sldemo_absbrake_output的结构中。锯齿形信号为一个蓝色的指示，在这个情况下，yout和slp是被标记的（看此模型）。在simulink帮助中可以查看更多关于信号记录。图三形象的描述了ABS仿真结果（默认系统设定参数）。图三中第一幅图表明车轮的角速度和车辆的角速度相当。这幅图表明在车轮没有锁住的情况下，车轮速度稍微处于车辆速度下面，而车辆速度在15秒之内减少为0。在没有ABS的情况下运行仿真为了获得更多有意义的结果，考虑在没有ABS的情况下车辆的运行特性。在matlab命令行，设置模型变量ctrl=0。从图一控制器的反馈结果看滑移率slip，导致的结果是最大制动。这个结果在图四中显示。ctrl=0；现在再运行这个仿真模型。这次模拟制动没有ABS系统。图四：最大制动时的方针结果（没有ABS的制动）带ABS的制动与没有ABS的制动比较在图四的上面一幅曲线中，可以观察到车轮在大概7秒内被锁住。从那点之后起，制动的应用并不在滑移曲线上的最佳位置。意味着，滑移率slip=1,就像图四下面那幅曲线图描述的那样，轮胎在路面剧烈滑动，摩擦力减小。在图五当中，这样的比较可能显得更有意义。图中曲线描绘的是两种情况下的制动距离。在没有ABS的情况下，车辆额外多滑行了100英尺，多花了3秒时间才能停止。图五：在有和没有ABS系统时，紧急制动情况下的停车距离关掉模型关掉模型，关掉“wheelspeed”系统，清楚数据，恢复到原来的样子。cd（origdir）；总结这个模型展示了你可以这样运用simulink仿真软件来方针模拟在ABS作用下的制动系统。在模拟过程中，控制器是理想化的，但是你可以用任何有效的控制算法代替它，来评估这个系统的性能指标。你也可以运用simulink中的密码器（Simulink-R-Coder(TM)）做为一种有效的工具来实现控制算法的高速仿真。C代码的产生和编译，让控制器硬件在车辆中检测这一想法成为现实。如果能够在开发周期内实现检测，这大大的缩短了证明新思路所需要的时间。对于一个硬件循环刹车仿真系统，你可以不用“继电器式（bang-bang）”控制器，而是在仿真硬件（real-timehardware）上来实现车轮和车辆的性能仿真，你可以运用simulink编码器（SimulinkCoder）生成仿真C代码来实现。你可以通过连接一个真实的ABS系统和仿真循环硬件系统，就像运行合成代码的那样，来检测真实的ABS系统。在这个环节中，仿真模型会把车轮速度发送到控制器，而控制器则会反馈制动行为到模型。这个主题有用吗？YesorNo？