ABS算法开发与测试（基于ModelBase实现）

ModelBase是经纬恒润开发的车辆仿真软件，包含两个大版本：动力学版本、智能驾驶版本。动力学版包含高精度动力学模型，能很好地复现车辆在实际道路中运行的各种状态变化，可用于乘用车、商用车动力底盘系统算法开发、控制器仿真测试；智能驾驶版本在动力学版本的基础上增加了动静态场景仿真、各类传感器模型、高逼真动画渲染，可用于乘用车、商用车的整车电控系统、ADAS系统的设计、测试和验证。

ABS简介

ABS（Antilock Brake System）即制动防抱死系统，现已成为乘用车的标配，早年不带ABS的汽车在紧急制动时很容易发生危险。当踩下无ABS汽车的制动踏板时，若前轮抱死，会发现方向盘锁死无法转向，汽车很容易失控；若后轮抱死，虽可以转向，但也容易后轮侧滑，出现甩尾现象，极其危险。ABS既能实现汽车制动，又能防止汽车车轮抱死，通过对制动油压的控制，使车轮始终处于车轮被抱死前的临界状态。当紧急刹车时，前轮不会被抱死，因此驾驶员依旧可以打方向盘，在制动的同时躲避障碍物；后轮也不会被抱死，因此也不会出现侧滑和甩尾的现象。 不仅如此，ABS相当于使用很高的频率对汽车进行点刹，只不过这个点刹的动作是由控制单元自动实现，因此ABS能有效缩短制动距离，避免交通事故的发生。

基于ModelBase与Simulink的ABS算法联仿

在ModelBase中任选一车型，以TypeB为例，在场景编辑器中设置车辆初速度150km/h，目标车速为0，模拟紧急刹车场景。

设置IO接口，车辆模型输出四轮转速、接地点速度、四轮滑移率以及驾驶员制动踏板开度信号，将这些参数输入至ABS控制器，ABS算法再输出四轮制动力矩给车辆实现闭环控制。

导入Simulink后可自动生成ModelBase模块，具体控制结构如下图所示。

ABS简单逻辑门限控制算法

设制动踏板开度信号为Pβ，则可查表获取液压制动系统的稳态主缸压力为：

设动态主缸压力的一阶延迟时间为 τmc ，则动态主缸压力可表示为：

主缸压力经过特定的分配阀，各轮制动轮缸获得不同的轮缸压力 Pwc,i ，该对应关系可通过参数表格定义，表示如下：

其中，kABS,i ,为取值为0或1的开关系数，通过车轮滑移率反馈，配合逻辑门限控制算法实现制动防抱死控制功能。 若制动防抱死功能设置为不激活或车轮转速绝对值小于设定的 ABS 控制激活门限值 (|Ωi|<|Ωth,ABS) ，则有 kABS,i =1。若制动防抱死功能设置为激活，且轮速 (|Ωi |>=|Ωth,ABS) ，按照下述滞环控制算法计算k_{ABS,i}:

其中， kABS,off 和 kABS,on 分别代表轮缸压力释放和开启所对应的车轮滑移率门限，均为（0,1）之间的正值，形成有效滞环控制的条件为 kABS,off > kABS,on 。

输出的开关信号 kABS,i 再输入至制动系统模块，具体逻辑如下图所示。ModelBase输出的制动踏板开度信号通过查表可得到制动主缸压力，制动主缸压力再通过查表法可得到各轮的初始制动轮缸油压，各轮初始制动轮缸油压分别与对应的开关信号 kABS,i 相乘，即得到ABS控制下的制动轮缸油压，再次通过查表法可得到各轮被施加的制动力大小。

ModelBase与Simulink联合仿真

设置一辆未装备ABS的对比车辆，两车初始车速都为150km/h，令其紧急制动，联合仿真动画效果如下，可直观看出有ABS的车辆制动距离更短。

装备ABS与未装备ABS紧急制动的联合仿真动画

当汽车滑移率在15%-20%时，汽车纵向附着系数最大，制动效果最好。下图为车辆了四轮滑移率变化曲线，可直观看出，当没有ABS时，汽车轮胎滑移率达到-1，车轮抱死，这是非常危险的，并且制动效果不佳，制动距离较长；当有ABS作用时，汽车轮胎滑移率集中在15%-20%，车轮未抱死，可以灵活转向，并且制动效果好，有效避免正面碰撞。

无ABS车辆车辆车轮滑移率
有ABS车辆车轮滑移率

ABS车辆轮速和车速

车辆速度大于10m/s时ABS工作，车速小于10m/s时ABS不工作。

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ModelBase软件包含了用于上述仿真测试的工程和Simulink模型，ModelBase软件可免费申请试用，只需要发送【姓名、联系电话、邮箱、公司/学校名称、部门/院系、申请版本（动力学版本/智能驾驶版本）】信息到[email protected]即可。点击链接查看ModelBase详细介绍。