淺談汽車制動性能的優(yōu)化控制

蘇媛

摘 要 時間如一個始終滾動行進的巨大車輪，推動人類社會不斷向前發(fā)展。從信息時代到來以后，人們就以前所未有的熱情投入到如何讓生活更快速便捷，讓世界成為一個真正的地球村。與此相應(yīng)的是，汽車運動性能的不斷改進，如何在保證足夠安全的前提下更快，是每一個汽車公司不變的追求。如今，汽車的制動功能越來越成為衡量車輛性能的關(guān)鍵因素，一輛性能較高的汽車應(yīng)該能做到在汽車制動的時候，相關(guān)系統(tǒng)能及時做出配合，使汽車安全、快速、穩(wěn)定的停下來。一輛汽車能否做到精準制動，是關(guān)乎著駕駛員和乘車人員，以及道路上其他人性命的大問題，因而如何真正實現(xiàn)汽車制動優(yōu)化也就顯得格外重要。

關(guān)鍵詞 汽車制動;優(yōu)化;控制

引言

對人民生命財產(chǎn)的安全而言極為重要的制動系統(tǒng)目前卻面臨著非常嚴重的問題，主要原因在于輪胎在剎車時的摩擦力呈現(xiàn)非線性關(guān)系，并不是一個可控性很強的線性關(guān)系，這也就直接導(dǎo)致制動系統(tǒng)會在剎車時有時間延遲。在關(guān)鍵時刻，這種延遲會出現(xiàn)非常嚴重的后果，嚴重時甚至?xí)l(fā)生車輪抱死的危險情況。而在路面情況不佳的時候，現(xiàn)有的制動系統(tǒng)因為無法改變的制動參數(shù)，在剎車時也會有很多問題。如何在路面較滑，摩擦力較小的情況下安全制動，是一個亟需解決的問題。

1 摩擦力非線性是主要缺陷

就中國目前的情況來看，汽車大多是以磁振式或者機械式ABS系統(tǒng)來制動的，在車速不快、路面情況并比較好、沒有意外發(fā)生的情況下這種制動系統(tǒng)還是比較能保證車輛安全剎車的。但在現(xiàn)實生活中，難免會有各種意外狀況的發(fā)生，當需要緊急制動的時候，這些系統(tǒng)的弊端就很明顯。造成這些弊端最關(guān)鍵的一個因素是輪胎在剎車的時候，摩擦力呈現(xiàn)出比較顯著的非線性關(guān)系，這種非線性關(guān)系會延遲汽車制動系統(tǒng)的奏效時間，遇到危急情況，一旦發(fā)生油門瞬間熄火和輪胎抱死導(dǎo)致汽車失控等情況，會致使汽車駕駛?cè)藛T和相關(guān)人員處于非常危險的境地[1]。在道路結(jié)冰或者雨雪天氣的時候，地面與車輪的摩擦力較之正常天氣小了很多，而現(xiàn)在的車輛制動系統(tǒng)大多是基于日常情況亦即摩擦力正常范圍的情況下設(shè)定的，很難滿足這種特殊狀態(tài)下的需求。

以上兩種情況在生活中是非常常見的，無論是緊急剎車還是路面情況不佳，都是駕駛員最需要制動系統(tǒng)的時候，但是當下的很多汽車卻不能滿足這種關(guān)鍵時刻的制動要求。

2 針對傳統(tǒng)制動系統(tǒng)的改進辦法

前面已經(jīng)論述了當前大部分汽車在在制動時面臨的問題和弊端，具體解決辦法的探究也就集中在，如何使車輛的制動功能強弱隨著不同情況下的需求發(fā)生相應(yīng)的變化。之前有研究人員提出，通過調(diào)節(jié)制動的控制參數(shù)，使之由固定的參數(shù)轉(zhuǎn)為可變的參數(shù)來解決這個問題。傳統(tǒng)汽車在剎車過程中，從觸發(fā)剎車開始到車輛完全靜止的所需要的路程與剎車時的車速處于正比例關(guān)系，因為控制系數(shù)是無法改變的，無論在什么情況下，剎車距離和時間幾乎完全由車輛的行駛速度所決定?，F(xiàn)在這種能夠改變控制參數(shù)的神經(jīng)優(yōu)化控制網(wǎng)絡(luò)方法，主要是通過搭建控制網(wǎng)絡(luò)和變參數(shù)控制兩個部分來實現(xiàn)的。在第一個部分中，先假定存在著的N個控制信號中的一個是A，經(jīng)過反饋機制的練習(xí)之后得到實際參數(shù)，將所有的N個控制信號都經(jīng)過反饋機制來計算出具體數(shù)值，通過這樣不斷重復(fù)的過程就可以得到一個由這些數(shù)值所組成的控制網(wǎng)絡(luò)[3]。

第二個部分是與變參數(shù)控制的調(diào)節(jié)相關(guān)的。在第一部分中，已經(jīng)計算出每一個控制參數(shù)和總的控制參數(shù)的誤差。接下來需要做的是在不同情況下將制動系數(shù)調(diào)整為與之適應(yīng)的范圍，亦即使汽車的剎車效果真的能做到在不同的情況下可大可小，適應(yīng)不同的需求。這需要對搭建控制網(wǎng)絡(luò)時的參數(shù)輸出層進行調(diào)整，即變化它的權(quán)重系數(shù)。具體的調(diào)整過程時按搭建控制網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)的誤差來計算的，假設(shè)那N個參數(shù)的誤差為Wi，總誤差為W，要達到調(diào)整的效果，需要反向調(diào)整Wi自身的變化梯度，從而達到縮小誤差、收攏整個控制網(wǎng)絡(luò)的目的，然后根據(jù)逐層遞減法推理出每個輸出信號的修正公式，使輸出信號的誤差經(jīng)過該公式的調(diào)整得到有效控制。

3 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景

對現(xiàn)代人尤其是年輕人而言，追求的是新鮮和刺激，喜歡探索外部世界，對交通工具特別是汽車的需求是不容小覷的。而對中年人而言，無論是日常代步還是出遠門，汽車都是生活中的必需品。所以汽車行業(yè)方興未艾，前景很好。人們在選購汽車的時候，首選因素就是安全，如果某一個品牌的汽車能在安全性能方面有特別亮眼的表現(xiàn)的話，會成為自身在市場競爭中的一個巨大優(yōu)勢。從各種交通事故的調(diào)查和報道中可以看出，車速過快、路面狀況不好等是發(fā)生各種事故的重要因素。而這些因素的根源就在于汽車在制動系統(tǒng)方面面臨的窘迫現(xiàn)狀，所以汽車的安全問題集中在如何優(yōu)化制動系統(tǒng)，使車輛在剎車時能迅速有效地及時停下。

不可否認的是，這種方法的具體可行性還需要進一步檢驗。檢驗主要分為技術(shù)方面的可行性，還有就是汽車造價成本方面的。技術(shù)方面需要相關(guān)的專業(yè)人員進行分析，而在造價方面，我認為如果不是過于高昂的話，相當大的一部分人群還是可以接受的。僅就我國的情況而言，已經(jīng)步入了小康社會，老百姓的經(jīng)濟收入已經(jīng)可以支持大家追求更加健康安全的生活方式，而人們對安全的重視程度又是極高的，所以即使優(yōu)化后的車輛價格高出普通車輛，市場前景還是非常好的。

4 結(jié)束語

正所謂科技是一把有利有弊的雙刃之劍，但人類從來不會因為科技帶來的弊端而產(chǎn)生停止探索的念頭，因為科技產(chǎn)生的問題是可以通過新的科技來彌補和改進的，止步不前才是最愚蠢的做法。正如各種新型交通工具的發(fā)明以及對已有交通工具的不斷改進，都是在創(chuàng)新、探索科技的基礎(chǔ)上進行的。這里討論的優(yōu)化系統(tǒng)正是體現(xiàn)了這種不懈的探索精神，因為這些相關(guān)的專業(yè)人員的上下求索，即使路漫漫其修遠兮，這些橫亙眼前的問題最終還是會得到解決的。

參考文獻

[1] 王鋒，范小彬，金柯，等.基于路面識別的汽車制動防抱死優(yōu)化控制[J].計算機仿真，2017，34（3）：155-160.

[2] 楊亞，陶紅艷，余成波.基于Matlab的自適應(yīng)控制技術(shù)在車輛制動中的應(yīng)用[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)），2017（7）：69-74.

[3] 馬一迪，趙小惠，劉俊俊.汽車急剎車操作制動控制器優(yōu)化設(shè)計仿真[J].計算機仿真，2017（7）.