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一种基于新型趋近律的汽车ABS滑模控制器设计方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-10-14 10:56:04

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 张芳 | 2023-10-14 10:56:04

为了解决因控制器的控制律为不连续形式而导致在控制效果上产生的抖振现象,进而提高系统的响应速度、稳定性和鲁棒性,本发明提出了一种基于新型趋近律的汽车ABS滑模控制器设计方法。

本发明发明公开了一种基于新型趋近律的汽车ABS滑模控制器设计方法,适用于存在非线性系统的高精度控制。本发明方法以滑移率为控制目标,基于协同理论,设计协同控制器,通过构造广义变量使滑移率以指数形式收敛于参考值,满足了汽车制动防抱死系统的快速、平滑性需求。优点在于,该方法不仅进一步简化了控制器参数设计,使之易于整定,而且避免了控制过程中产生的抖振现象,极大地提高了系统的响应速度、稳定性和鲁棒性。

防抱死制动系统(ABS)逐渐成为汽车的标准设备。通过ABS系统在制动过程中自动、高频地对制动系统压力进行调节,从而使车轮滑移率保持在理想滑移率附近,既防止车轮抱死,又充分利用了车轮与路面的附着能力,缩短了制动距离,提高了汽车制动过程中的方向稳定性和转向操作能力,达到了最佳制动效果的目的。

由于汽车ABS系统具有强烈的非线性特性,而滑模控制本身就具有较强的非线性控制特性,当系统进入滑模面后不受外界扰动,具有良好的抗参数扰动特性,所以汽车ABS系统采用滑模控制优于其他控制方法,比如PID控制。但是,滑模控制器的控制律为不连续形式,在控制效果上会产生抖振现象。因此,为了满足汽车制动防抱死系统的快速响应和平滑性的需求,迫切需要提出新理论与方法。

协同控制理论是一种在现代数学和协同学的基础上形成的状态空间,利用系统自身的非线性特性,为非线性系统反馈控制器的设计了一种有效手段,在流形上具有全局稳定性,在20世纪70年代由著名物理学家哈肯提出,获得了广泛研究,但在汽车ABS控制系统研究中尚未发现。总上所述,研究基于协同理论的汽车ABS控制系统,具有重要的理论意义和实际应用价值。

本发明在国家自然科学基金项目(51307047)的资助下提出了一种基于新型趋近律的汽车ABS滑模控制器设计方法。

湖北文理学院(Hubei University of Arts and Science)是省属全日制普通本科高等院校,位于全国历史文化名城、湖北省域副中心城市—襄阳市,地处中华民族智慧化身诸葛亮的故居—古隆中。学校办学历史最早可以追溯到创办于1958年的襄阳师范专科学校;1966-1978年,武汉大学襄阳分校在此设立;1998年3月,襄阳师范高等专科学校、襄樊职业大学、襄樊教育学院合并组建襄樊学院;2000年7月,湖北省工艺美术学校整体并入;2012年2月,更名为湖北文理学院。截至2022年12月,学校设有二级学院18个,开设本科专业59个;拥有2个一级学科硕士学位授权点、11个硕士专业学位授权点;有教职工1675人,专任教师1168人;全日制在校生19000余人。

协同控制理论可以为系统的状态空间加入一个约束条件,从而降低了系统的阶数;被控模型无须任何线性化假设,从而完整地保留了原系统的信息,提高了控制的准确性。

设计的控制策略中的控制参数易于整定,另外具有快速、平滑、无超调等特性,提高了制动过程中的平顺性,很好地避免了控制过程中的抖振现象。

本专利成果采用技术转让,技术入股,技术合作等成果转化方式,希望进一步实现该专利的有益效果,有兴趣皆可面议。