【正文】 輪胎模型 制動器模型當兩車輪處在對開路面上時，普通輪間差速器由于平均分配轉(zhuǎn)矩的特點，使處在好路面上車輪的附著力不能充分發(fā)揮，從而導致牽引力不足。5．反模糊化模糊控制器的輸出是一個模糊集合，它反映控制語言的不同取值的一種組合，而被控過程只能接收一個控制量，這就需要從輸出的模糊種類判決出一個精確度控制量，也就是設計一個由模糊集合到普通集合的映射，這個映射稱為判決，即去模糊化。圖34 模糊變量誤差E的隸屬度函數(shù)圖35 誤差變化EC的隸屬度函數(shù)圖36 控制量、的隸屬的度函數(shù)圖中，輸入量E的隸屬度函數(shù)采用靈敏度較高的三角形函數(shù)，變量等級是8級；輸入量EC和輸出量、的隸屬度函數(shù)也選用靈敏度較高的三角形函數(shù)，變量等級是7級。（3）取e、ec的論域為，控制量、的論域為，并通過量化與比例因子的轉(zhuǎn)換將e、ec、的變化范圍轉(zhuǎn)到各自的模糊論域上。其輸入量e、ec是人們所觀察到的受控對象對于某種物理量的偏差、偏差變化率的大小的模糊量。通常，不同的偏差e和偏差變化率ec，對PID控制參數(shù)、的整定要求不同：（1）當e較大時，為了加快系統(tǒng)的響應速度，取較大的，但為了避免由于開始時的偏差e的瞬時變大可能出現(xiàn)的微分飽和而使控制作用超出許可的范圍，應取較小的；同時為了防止系統(tǒng)響應出現(xiàn)較大的超調(diào)，產(chǎn)生積分飽和，要求取小值，一般?。?。定義KP、KI和KD參數(shù)調(diào)整算式如下：式中、是PID控制器的參數(shù)，、是、的初始參數(shù)，它們通過常規(guī)方法得到。編制模糊控制算法的應用程序并進行調(diào)試等。誤差E的模糊語言集合的一個子集為（模糊矢量），再由和模糊控制規(guī)則（模糊算子）根據(jù)模糊決策，得到模糊控制量。它不需用精確的公式來表示傳遞函數(shù)或狀態(tài)方程，而是利用具有模糊性的語言控制規(guī)則來描述控制過程。3．比例積分微分調(diào)節(jié)器：為了加快控制過程，有必要在偏差出現(xiàn)或變化的瞬間，按偏差變化的趨勢進行調(diào)節(jié)，使偏差消滅在萌芽狀態(tài)，這就是微分調(diào)節(jié)的原理。積分調(diào)節(jié)具有累加成分，只要偏差e不為零，它將通過累積作用影響控制量u，從而減小偏差，直到偏差為零。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應速度、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)精度等各方面來考慮，比例調(diào)節(jié)器、積分調(diào)節(jié)器和微分調(diào)節(jié)器的作用如下：1．比例調(diào)節(jié)器：比例調(diào)節(jié)器對偏差是即時反應的，偏差一旦出現(xiàn)，比例調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用，使輸出量朝著減小偏差的方向變化，控制作用的強弱取決于比例系數(shù)。在應用計算機實現(xiàn)控制的系統(tǒng)中，PID控制很容易通過計算機語言編寫程序?qū)崿F(xiàn)，由于軟件系統(tǒng)的靈活性，PID控制算法可以得到修正和完善，從而使數(shù)字PID控制具有很大的實用性。第三章 ASR系統(tǒng)的控制算法研究，ASR系統(tǒng)的核心控制思想就是控制打滑車輪的滑轉(zhuǎn)率S，以便充分發(fā)揮驅(qū)動輪的牽引力，同時又能保證車輛一定的側(cè)向穩(wěn)定，若以驅(qū)動輪的實際滑轉(zhuǎn)率作為被控目標變量，并使之趨近于0。車輪沿車輪坐標系軸方向的縱向滑轉(zhuǎn)率： 驅(qū)動輪 非驅(qū)動輪 車輪沿車輪坐標系軸方向的側(cè)向滑轉(zhuǎn)率： 驅(qū)動輪 非驅(qū)動輪輪胎與地面的聯(lián)合附著系數(shù)： 驅(qū)動輪 非驅(qū)動輪輪胎與地面間沿軸、軸方向的縱向和側(cè)向附著系數(shù)分別為：令輪胎與地面接觸區(qū)的滾動和轉(zhuǎn)動的臨界點為： 驅(qū)動輪 非驅(qū)動輪GIM理論輪胎模型中間變量：則輪胎與地面間沿軸縱向附著力： 上面兩式為驅(qū)動輪，下式為非驅(qū)動輪：輪胎與地面間沿軸側(cè)向附著力：制動器模型用于計算汽車各個車輪在一定條件下所輸出的制動力矩。所以：所以作用在驅(qū)動輪上的實際驅(qū)動力為：3．輪胎數(shù)學模型輪胎與地面之間的相互作用力與滑轉(zhuǎn)狀態(tài)、側(cè)偏角、垂直載荷、輪胎剛度以及地面種類有關(guān)，輪胎模型則以數(shù)學函數(shù)描述了地面對輪胎的作用力。發(fā)動機的瞬態(tài)輸出力矩，可以采用插值的方式來決定，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)求出Mi擬合方程，再由插值確定節(jié)氣門開度所利用的方程，這樣就確定出最終的輸出力矩。由于這一函數(shù)關(guān)系很難建立準確的物理模型，而且不同發(fā)動機的輸出數(shù)據(jù)關(guān)系相差較大。下邊分別建立發(fā)動機模型、傳動系模型和輪胎模型【9】。第二章 驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)的數(shù)學模型汽車系統(tǒng)是一個復雜的機械系統(tǒng)，很難準確建立汽車驅(qū)動過程的數(shù)學模型，但可以通過對汽車驅(qū)動過程的進行機理辨識，受力分析，建立合理的近似數(shù)學模型，辨識系統(tǒng)的特性。（2）研究ASR系統(tǒng)的驅(qū)動輪制動控制控制調(diào)節(jié)方式，建立驅(qū)動輪制動控制系統(tǒng)的Simulink數(shù)學模型。由于ASR系統(tǒng)對于汽車行駛性能方面有著顯著的作用，因此，國內(nèi)外很多科研機構(gòu)都對這一系統(tǒng)的控制問題展開了研究。1974年， Mary學院首次用模糊邏輯和模糊推理實現(xiàn)了蒸汽發(fā)動機的模糊控制實驗，宣告了模糊控制的問世。模糊控制的基礎(chǔ)是模糊數(shù)學，實現(xiàn)手段是計算機。其最大優(yōu)點是不需了解被控對象的數(shù)學模型，只要根據(jù)經(jīng)驗進行調(diào)節(jié)器參數(shù)在線整定，即可取得滿意的結(jié)果。考慮到舒適性，制動力矩變化率不宜過大。制動力矩調(diào)節(jié)的主要功能是部分控制差速器作用。而它的響應較慢，而且只能同時對所有驅(qū)動輪的驅(qū)動力矩進行調(diào)節(jié)，主要用于提高汽車行駛方向的穩(wěn)定性，對加速或爬坡中提高牽引力效果不大。如何將驅(qū)動輪在弱附著系數(shù)路面上滑轉(zhuǎn)率控制在最佳范圍內(nèi)，以保證汽車的起步加速性及行駛穩(wěn)定性，從控制手段上看，汽車驅(qū)動防滑控制主要有三種控制方式。有專家認為在一定的范圍內(nèi)ASR等裝置有取替4輪驅(qū)動的可能。當汽車行駛在對開路面時，兩驅(qū)動輪的附著系數(shù)不同，有時甚至相差過大。另一方面驅(qū)動輪過度滑轉(zhuǎn)會破壞汽車行使時的方向穩(wěn)定性。驅(qū)動滑轉(zhuǎn)與制動防抱死的機理類似，危害也類似。同時考慮到輪胎與路面之間的側(cè)向附著系數(shù)隨縱向滑轉(zhuǎn)率的關(guān)系（圖11中虛線所示），隨縱向滑轉(zhuǎn)率的增大，側(cè)向附著系數(shù)急劇減小，所以從側(cè)向穩(wěn)定性上考慮，車輪縱向滑轉(zhuǎn)率越小越好。由圖可知，當滑轉(zhuǎn)率從0開始增加時，縱向附著系數(shù)也隨之增大，當滑轉(zhuǎn)率達到S0時，附著系數(shù)達到最大值μh（稱為峰值附著系數(shù)）。ASR系統(tǒng)就是通過防止驅(qū)動輪過度滑轉(zhuǎn)，在車輛起動和加速時，根據(jù)路面和輪速情況控制驅(qū)動輪的附著能力，而提高車輛的操縱穩(wěn)定性和通過性。 ASR基本原理車輪相對于路面的運動狀態(tài)與附著力有重要關(guān)系，特別是在弱附著路面上更為明顯。目前，我國科研人員主要針對ASR控制系統(tǒng)的控制策略和控制算法、邏輯等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行研究。由于牽引力控制系統(tǒng)能提高汽車的動力性、主動安全性，因而也受到了軍隊的重視。1985年由瑞典VOLVO汽車公司試制生產(chǎn)的汽車電子驅(qū)動防滑裝置安裝在Volvo760 Turbo汽車上，該系統(tǒng)被稱為ETC（電子牽引力控制），是通過調(diào)節(jié)燃油供給量來調(diào)節(jié)發(fā)動機輸出扭矩，從而控制驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)率，產(chǎn)生最佳驅(qū)動力的。 ASR的發(fā)展歷程及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀自二十世紀七十年代起，車輪滑轉(zhuǎn)問題開始引起人們的重視，驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)因此得到迅速發(fā)展。汽車ASR系統(tǒng)是伴隨著汽車制動防抱死系統(tǒng)(ABS)產(chǎn)品化而發(fā)展起來的，實質(zhì)上它是ABS基本思想在驅(qū)動領(lǐng)域的發(fā)展和推廣。目前，ASR已經(jīng)成為汽車向電子化發(fā)展的一個重要方面【1】、【2】。 fuzzy PID。4．根據(jù)所建立的控制算法，進行了參數(shù)選擇，并在MATALB/SIMULINK環(huán)境下，、并且在驗證算法適應性的時候采用了路面附著系數(shù)改變的狀況進行仿真。本文主要分為以下四個部分：1．介紹ASR的研究意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，工作原理以及目前常用的控制方式和控制算法。探討了基于PID控制和模糊PID控制這兩種控制理論的ASR控制算法，使用MATALB/SIMULINK工具箱對這兩種控制算法進行了仿真分析。本文建立了包括動力傳動系模型和整車模型的車輛系統(tǒng)Simulink模型. 3. 從理論上探討了PID和模糊PID兩種控制理論下的ASR控制算法，并設計了它們在對開路面條件下的Simulink模型。 PID。隨著制動防抱死系統(tǒng)的廣泛應用，驅(qū)動防滑系統(tǒng)(ASR)也逐步被投入使用。ASR的應用對于驅(qū)動時驅(qū)動輪的過度滑轉(zhuǎn)起到了很好的抑制效果?；蛘哒f，ABS是減壓防滑移的過程，ASR是加壓防滑轉(zhuǎn)的過程【1】、【2】。1981年，日本又注冊了一種以調(diào)節(jié)離合器接合程度來限制汽車驅(qū)動輪過度滑轉(zhuǎn)的汽車驅(qū)動防滑控制專利。國外的一些高級轎車如：寶馬、凌志、皇冠、克爾維特、卡迪拉克等已將牽引力控制系統(tǒng)作為標準或選裝裝備，其中包括一些性能優(yōu)良的牽引力控制系統(tǒng)，如：BOSCH ABS/ASR 2U，裝備于卡迪拉克多種型號的轎車上；寶馬ABS/ASC+T，裝備于BMW 850i轎車上；豐田ABS/TRAC，裝備于LEXUS300、LEXUS 400轎車上；TEVES MK IV，裝備于福特、別克、卡迪拉克、克萊斯勒等多種型號的汽車上。一些科研單位如清華大學、吉林大學、北京理工大學、同濟大學、上海交通大學、濟南重汽技術(shù)中心等對ASR技術(shù)的發(fā)展進行跟蹤、研究并取得了階段性進展。目前國內(nèi)尚無自主研發(fā)的ABS/ASR防滑控制系統(tǒng)產(chǎn)品【2】。前輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)可能使汽車喪失轉(zhuǎn)向能力，而后輪發(fā)生過度滑轉(zhuǎn)則會使汽車發(fā)生側(cè)滑而喪失方向穩(wěn)定性。圖11是典型路面上附著系數(shù)與滑轉(zhuǎn)率的關(guān)系圖。所以從牽引性上考慮，驅(qū)動輪的縱向滑轉(zhuǎn)率最好在S0處。驅(qū)動防滑系統(tǒng)ASR通過監(jiān)測車輪運動狀態(tài)，根據(jù)驅(qū)動輪打滑情況調(diào)節(jié)減小控制施加到其上的驅(qū)動力矩，從而將驅(qū)動車輪滑轉(zhuǎn)率控制在最佳范圍之內(nèi)，在得到良好的縱向附著系數(shù)的同時也得到較大的側(cè)向附著系數(shù)，保證車輛在任何路面上都能獲得最佳的牽引通過性和行駛穩(wěn)定性【4】、【5】。車輪完全滑轉(zhuǎn)時的附著系數(shù)小于峰值附著系數(shù)，尤其在比較光滑的路面上，相差比較大，因此驅(qū)動輪會影響汽車在冰雪路面上的起步或加速能力。因此汽車后輪滑轉(zhuǎn)為不穩(wěn)定工況，危害很大。 ASR的作用ASR在汽車驅(qū)動加速時發(fā)揮作用，以獲得盡可能高的加速度，使驅(qū)動輪的驅(qū)動力不超過輪胎與地面的附著力，以防止車輪滑轉(zhuǎn)，從而改善汽車的操縱穩(wěn)定性及加速性能，提高汽車的行駛平順性。另外，裝備有驅(qū)動防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)的汽車在對開路