基于輪速信息的ABS參考車速算法研究★

陳彩燕，白 帆，歐學(xué)仕，梁靜強(qiáng)

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

引言

ABS參考車速的估算，國內(nèi)常見的有最大輪速法、斜率法、綜合法、自適應(yīng)斜率法和基于卡爾曼濾波法等。最大輪速法[1]，是取四個車輪輪速的最大值（簡稱最大輪速）作為車身的參考車速。斜率法[2]，是根據(jù)試驗數(shù)據(jù)結(jié)果事先確定一個平均減速度，然后用這個平均減速度計算參考車速。最大輪速法和斜率法雖然簡單，但是與實(shí)際車速相差大。綜合法，選取最大輪速法與斜率法中較大的值作為參考車速，此方法雖然相較于前面的最大輪速法和斜率法有所改進(jìn)，但是自適應(yīng)能力較差。自適應(yīng)斜率法[3]，實(shí)時調(diào)整斜率法的初始點(diǎn)和車身參考減速度，將斜率法計算出的參考速度與最大輪速進(jìn)行比較，較大者作為參考車速?；诳柭鼮V波法[4]，此方法是基于卡爾曼濾波進(jìn)行參考車速的計算。自適應(yīng)斜率法和基于卡爾曼濾波法兩者適應(yīng)性強(qiáng)，但算法都較為復(fù)雜。

王偉達(dá)、丁能根、徐向陽和楊磊等人提出的ABS參考車速自適應(yīng)算法，其思路是：第一個控制循環(huán)根據(jù)經(jīng)驗值設(shè)定車身參考減速度，然后再根據(jù)斜率法進(jìn)行后續(xù)控制循環(huán)的時參考車速的計算，在后續(xù)控制循環(huán)中他們認(rèn)為在階梯增壓開始時，車輪速度較為接近車身速度，階梯增壓開始時刻為控制循環(huán)的起止點(diǎn)。鄭太雄、單榮明、將國英、楊勇等人提出的ABS參考車速綜合算法，其思路是[5]：先根據(jù)整車動力學(xué)分析進(jìn)行首次制動循環(huán)時的參考車速計算，然后再根據(jù)斜率法進(jìn)行常規(guī)制動循環(huán)的時參考車速的計算，輪速相連兩個峰值的斜率是車身參考減速度，在常規(guī)制動循環(huán)中他們認(rèn)為峰值點(diǎn)的輪速最為接近車速，輪速峰值點(diǎn)時刻為控制循環(huán)的起止點(diǎn)。這兩篇研究的關(guān)鍵都是算法控制循環(huán)的起止點(diǎn)，但研究中都沒有詳細(xì)給出控制循環(huán)起止點(diǎn)是如何確定。因此，本文在他們研究的基礎(chǔ)上提出一種改進(jìn)的參考車速綜合算法。

1 改進(jìn)的綜合法

ABS制動過程中輪缸壓力和輪速的變化，一般分為5個變化過程[6]：過程1，輪缸壓力隨著主缸制動壓力的增加而增加；過程2，車輪出現(xiàn)抱死趨勢，進(jìn)入壓力保持階段；過程3，車輪進(jìn)一步出現(xiàn)滑移，進(jìn)入壓力降低階段；過程4，進(jìn)入壓力保持階段讓車輪恢復(fù)穩(wěn)定；過程5，車輪穩(wěn)定后制動壓力再次增加，進(jìn)入下一個控制循環(huán)。因此，輪速在這樣的控制循環(huán)下，出現(xiàn)了輪速峰值。

本文研究的ABS參考車速綜合算法，根據(jù)輪速信息進(jìn)行估算。由于制動開始時車輪輪速信息有限，不能通過輪速信息計算參考減速度，因此ABS參考車速估算分為第一個參考車速估算循環(huán)和后續(xù)參考車速估算循環(huán)。

在第一個參考車速估算循環(huán)中，制動踏板踩下一定時間后，采用最大輪速作為車身參考車速估算的起始點(diǎn)。當(dāng)最大輪速還沒有出現(xiàn)終止點(diǎn)時，采用斜率法進(jìn)行參考車速估算，然后根據(jù)經(jīng)驗用一個固定的值作為參考減速度。當(dāng)最大輪速出現(xiàn)峰值且出現(xiàn)峰值時刻與起始點(diǎn)的時刻間隔大于一定時間時，則該時刻為參考車速估算的終止點(diǎn)。

最大輪速是否進(jìn)入第一個參考車速估算循環(huán)的判斷條件：

式中：TBP為制動踏板踩下的時間；TCB為時間標(biāo)定量；AW為當(dāng)前時刻最大輪速加速度；ACW為加速度標(biāo)定量。

第一個參考車速估算循環(huán)，參考車速計算公式如下：

式中：vf為車身參考車速；vmax為最大輪速；A0為初始減速度。

Zeff認(rèn)為經(jīng)濟(jì)后果為：利益相關(guān)者作出投資決策依賴財務(wù)報告，財務(wù)報告是否真實(shí)會對利益相關(guān)者決策的科學(xué)性和合理性產(chǎn)生很大影響，利益相關(guān)者行為又可能對與其有關(guān)聯(lián)的個人或組織的利益產(chǎn)生影響。

在后續(xù)參考車速估算循環(huán)中，根據(jù)最大輪速法和斜率法相結(jié)合的綜合法估算方法來計算參考車速。在最大輪速達(dá)到峰值點(diǎn)的時刻，最大輪速較為接近車身速度，這一時刻作為上一個控制循環(huán)的終止點(diǎn)和下一控制循環(huán)起始點(diǎn)。當(dāng)最大輪速達(dá)到峰值點(diǎn)時重新計算下一周期的參考減速度。

后續(xù)參考車速估算循環(huán)，是否為最大輪速峰值點(diǎn)的判斷條件如下：

式中：SMW為當(dāng)前時刻的最大輪速；AN為車輪當(dāng)前時刻前一控制周期最大輪速的輪加速度；AW為當(dāng)前時刻最大輪速的輪加速度；T0為最大輪速達(dá)到峰值點(diǎn)后經(jīng)過的時間；Tc為時間標(biāo)定量。

后續(xù)參考車速估算循環(huán)，參考車速計算公式如下：

式中：vf為車身參考車速；vmax為最大輪速；ax為車身參考減速度。

2 算法程序與驗證

2.1 算法程序

改進(jìn)的ABS參考車速綜合算法基于MATLAB軟件建立模型，其步驟如圖1所示算法流程圖：

圖1 算法流程圖

2.2 算法驗證

本文ABS參考車速算法模型的驗證，用某汽車的實(shí)車道路試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比驗證。如表1所示參數(shù)說明表是算法模型驗證時示波器顯示結(jié)果的參數(shù)說明：

表1 參數(shù)說明表

如圖2所示路面試驗圖為高附路面（圖2-1）、低附路面（圖2-2）、對開路面（圖2-3）、對接路面（圖2-4）的試驗結(jié)果圖，從圖2中可以明顯地看出高附、低附、對開與對接這四個路面試驗結(jié)果的參考車速（RelSpeed）與實(shí)際車速（RelSpeed）都非常相近，其中高附、低附、對接路面的試驗結(jié)果明顯表明滿足條件的最大輪速峰值最接近車身車速。

圖2 路面試驗圖

四種典型工況的道路試驗結(jié)果表明，高附路面試驗計算出的參考車速與實(shí)際車速的差值小于0.45 m/s，低附路面試驗計算出的參考車速與實(shí)際車速的差值小于0.25 m/s，對開路面試驗計算出的參考車速與實(shí)際車速的差值小于0.30 m/s，他們的百分比（差值除以參考車速）都小于5%。對接路面試驗計算出的參考車速與實(shí)際車速的差值小于0.50 m/s，對接路面試驗的百分比（差值除以參考車速）小于6%。

3 結(jié)語

本文通過ABS參考車速算法的研究與驗證得出以下3點(diǎn)結(jié)論：

一是改進(jìn)的綜合算法給出了控制循環(huán)的起始點(diǎn)是如何確定的，即最大輪速峰值的判斷條件；二是從本文的試驗結(jié)果可以看出，最大輪速峰值與參考車速最接近；三是該算法準(zhǔn)確性好、適應(yīng)性強(qiáng)，基于本文所用的試驗數(shù)據(jù)，在高附、低附、對開等路面試驗中得到的百分比均在小于5%，在對接路面試驗中得到的百分比小于6%。