1. 研究目的与意义
汽车驱动防滑控制系统(Anti-slip Regulation，简称ASR)是应用于车轮防滑的电子控制系统，是继制动防抱系统(ABS)之后发展起来的一种新型主动安全控制技术。车速传感器将行驶中汽车的驱动车轮转速及非驱动车轮转速转变为电信号，输送给电控单元ECU，ECU根据车速传感器的信号计算驱动车轮的滑移率，若滑移率超限，控制器再综合考虑节气门开度信号、发动机转速信号、转向信号等因素确定控制方式，输出控制信号，使相应的执行器动作，使驱动车轮的滑移率控制在目标范围之内。它能够改善汽车的牵引性、操纵性和稳定性。在开发ASR产品的前期，建立汽车ASR装置的仿真模型，对ASR系统的动态性能进行仿真分析，可大大减少ASR的实车道路试验次数，缩短ASR的开发周期，降低开发成本。
2. 课题关键问题和重难点
本课题以某轮车辆模型为研究对象，在建立汽车驱动动力学模型的基础上，采用PID控制算法，以驱动过程中的实际滑移率与期望滑移率之差为偏差输入，通过比例P、积分I和微分D的线形组合构成控制量，调节不同的比例、积分、微分系数，对被控对象进行控制，以使得滑动率保持在最佳滑移率附近。并在Matlab/Simulink环境下，分析所建立的汽车ASR控制系统的稳定性，快速性与准确性，在此基础上，与开关控制下的ASR驱动防滑性能相对比，分析PID控制下的驱动防滑系统优点。在深刻领会任务内容及要求的基础上，通过查阅文献资料、调查研究和方案论证，写出开题报告。然后开展实验研究、理论研究、设计、研制、开发以及数据处理、分析总结、资料整理等与任务书要求相应的工作，并撰写毕业论文，独立完成毕业设计的各项任务。
3. 国内外研究现状（文献综述）
汽车驱动防滑控制系统是一种新型的主动安全控制系统,本文主要较详细地介绍了它的基本原理,控制方法和控制策略,并且还阐述了其设计原则,为该系统的进一步的研究奠定了基础[1]。汽车驱动力控制系统TCS（TractionControlSystem），也称为驱动防滑控制技术ASR（Anti－SlipRegulation），是国际上８０年代中期开始发展的新型实用的汽车主动安全技术。作为ABS技术的延伸和扩展，ASR系统能够提高车辆的牵引性、操纵性、稳定性和舒适性，减少轮胎磨损和事故风险[10]。
本文[8]采用发动机转矩调节方式和驱动轮制动控制组合方式,并针对汽车行驶的不同状况,设计汽车驱动防滑转控制策略,并根据设计的控制策略,合理组合发动机转矩调节和驱动轮制动控制,取得更好控制效果。 汽车驱动防滑控制的算法,主要有逻辑门限值、PID控制、模糊控制、滑模变结构控制。本文分析各控制算法在汽车ASR系统应用的优缺点。基于滑模变结构算法设计ASR系统,以及滑模控制器的设计。 本文整体上分析了ASR系统,针对ASR的关键技术和难点展开了分析与讨论,主要对ASR系统的软件系统结构的分析和硬件电路的设计,其中对软件模块进行了详细的分析,说明了硬件电路的组成及其工作的基本原理。分析了当前汽车驱动防滑的控制算法,特别是针对几种控制算法在ASR的应用进行详细的分析研究,结合现代控制理论,设计基于滑模变结构的汽车驱动防滑控制系统。在MATLAB平台上进行基于滑模变结构ASR的仿真,设定不同的初始状态和不同的路面情况,检验滑模控制算法在ASR系统的控制性能。进一步设计改进的控制结构框图,优化控制系统,使得系统更适合实际多变的路面情况和不同的汽车行驶状态。
汽车TCS是一种主动安全控制系统,通过对汽车驱动轮滑转率进行控制,防止汽车在起步、加速、爬坡时驱动轮的过度滑转,保证其充分利用地面提供的纵向附着力和侧向附着力,使汽车获得最大牵引力和最佳操纵稳定性,提高整车稳定性能。 在Matlab/Simulink软件中建立了整车动力学模型、发动机模型、轮胎模型、传动系模型,控制器模型等,选取汽车驱动轮的滑转率作为控制变量,采用PID和模糊PID两种控制方法,基于发动机输出扭矩和制动扭矩相互调节的方式,对汽车仿真总体模型分别在均一路面、分离路面和对接路面进行仿真,分析了驱动轮滑转率、驱动轮速度、车身速度等参数。结果表明,采用PID和模糊PID两种控制方法都能够使驱动轮的滑转率控制在期望的目标滑转率(20%)附近,能够抑制驱动轮的过度滑转,驱动轮速度和车身速度相比没有施加控制时提高了很多,验证了所建模型及使用的控制方法的正确性与合理性。在原有TCS控制器基础上,进一步完善了外围电路的调试,包括电源模块、模拟信号处理模块、脉冲信号处理模块、输出驱动模块[3] 。
4. 研究方案
1、 本课题所需基础资料如下：
① 汽车理论与汽车驱动防滑相关书籍。
② MATLAB/SIUMLINK软件及其学习手册。
5. 工作计划
1、计算机软件
软件名称：基于MATLAB/SIMULINK的单轮车辆驱动防滑控制仿真模型。
内容：单轮车辆驱动防滑控制的MATLAB。
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