淺談汽車制動(dòng)性能的優(yōu)化控制

蘇媛

安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心 安徽 合肥 230601

引言

對人民生命財(cái)產(chǎn)的安全而言極為重要的制動(dòng)系統(tǒng)目前卻面臨著非常嚴(yán)重的問題，主要原因在于輪胎在剎車時(shí)的摩擦力呈現(xiàn)非線性關(guān)系，并不是一個(gè)可控性很強(qiáng)的線性關(guān)系，這也就直接導(dǎo)致制動(dòng)系統(tǒng)會(huì)在剎車時(shí)有時(shí)間延遲。在關(guān)鍵時(shí)刻，這種延遲會(huì)出現(xiàn)非常嚴(yán)重的后果，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生車輪抱死的危險(xiǎn)情況。而在路面情況不佳的時(shí)候，現(xiàn)有的制動(dòng)系統(tǒng)因?yàn)闊o法改變的制動(dòng)參數(shù)，在剎車時(shí)也會(huì)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(dòng)，是一個(gè)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(jī)械式ABS系統(tǒng)來制動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)還是比較能保證車輛安全剎車的。但在現(xiàn)實(shí)生活中，難免會(huì)有各種意外狀況的發(fā)生，當(dāng)需要緊急制動(dòng)的時(shí)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(gè)因素是輪胎在剎車的時(shí)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(huì)延遲汽車制動(dòng)系統(tǒng)的奏效時(shí)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(huì)致使汽車駕駛?cè)藛T和相關(guān)人員處于非常危險(xiǎn)的境地[1]。在道路結(jié)冰或者雨雪天氣的時(shí)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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)的時(shí)候，但是當(dāng)下的很多汽車卻不能滿足這種關(guān)鍵時(shí)刻的制動(dòng)要求。

2 針對傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)辦法

前面已經(jīng)論述了當(dāng)前大部分汽車在在制動(dòng)時(shí)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(dòng)功能強(qiáng)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(dòng)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(gè)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(shí)的車速處于正比例關(guān)系，因?yàn)榭刂葡禂?shù)是無法改變的，無論在什么情況下，剎車距離和時(shí)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(gè)部分來實(shí)現(xiàn)的。在第一個(gè)部分中，先假定存在著的N個(gè)控制信號中的一個(gè)是A，經(jīng)過反饋機(jī)制的練習(xí)之后得到實(shí)際參數(shù)，將所有的N個(gè)控制信號都經(jīng)過反饋機(jī)制來計(jì)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(gè)由這些數(shù)值所組成的控制網(wǎng)絡(luò)[3]。

第二個(gè)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(jì)算出每一個(gè)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(dòng)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(shí)的參數(shù)輸出層進(jìn)行調(diào)整，即變化它的權(quán)重系數(shù)。具體的調(diào)整過程時(shí)按搭建控制網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)的誤差來計(jì)算的，假設(shè)那N個(gè)參數(shù)的誤差為Wi，總誤差為W，要達(dá)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(dá)到縮小誤差、收攏整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)的目的，然后根據(jù)逐層遞減法推理出每個(gè)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(yuǎn)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(shí)候，首選因素就是安全，如果某一個(gè)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(huì)成為自身在市場競爭中的一個(gè)巨大優(yōu)勢。從各種交通事故的調(diào)查和報(bào)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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)，使車輛在剎車時(shí)能迅速有效地及時(shí)停下。

不可否認(rèn)的是，這種方法的具體可行性還需要進(jìn)一步檢驗(yàn)。檢驗(yàn)主要分為技術(shù)方面的可行性，還有就是汽車造價(jià)成本方面的。技術(shù)方面需要相關(guān)的專業(yè)人員進(jìn)行分析，而在造價(jià)方面，我認(rèn)為如果不是過于高昂的話，相當(dāng)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(huì)，老百姓的經(jīng)濟(jì)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(jià)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(huì)因?yàn)榭萍紟淼谋锥硕a(chǎn)生停止探索的念頭，因?yàn)榭萍籍a(chǎn)生的問題是可以通過新的科技來彌補(bǔ)和改進(jìn)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(jìn)，都是在創(chuàng)新、探索科技的基礎(chǔ)上進(jìn)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?yàn)檫@些相關(guān)的專業(yè)人員的上下求索，即使路漫漫其修遠(yuǎn)兮，這些橫亙眼前的問題最終還是會(huì)得到解決的。