基于Matlab的汽车ABS模糊控制系统设计(3)
3. 最优控制
最优控制方法是基于状态空间法的现代控制理论方法。它可以根据车辆
一地面系统的数学模型，采用状态空间的概念，在时间域内研究汽车防抱死制动系统。最优控制方法和门限值控制方法不同，它是一种基于模型分析的控制方法。其思路是根据防抱死制动系统的各项控制要求，按照最优化的原理来求得制动防抱死系统的最优控制目标【14】。这种控制方法的优点是考虑了控制过程中状态变化的历程而使控制过程平稳;缺点是控制效果的优劣主要依赖于系统的数学模型，控制质量难以准确把握。
4. PID控制
PID控制方法的最大优点是不需要了解被控制对象的数学模型，只需要
根据经验进行调节器参数的整定，这个特点正好满足了ABS控制系统建模比较困难的特点[15]。显然，对于单一路面(期望滑移率固定)的路面来说，PID控制的特点决了它的实用性很强，但是本文很难确定一种准确的轮胎模型来实时确定不同制动工况下的期望滑移率，所以在实际产品中并不适用。目前，许多研究者把研究的重点放在建立准确的轮胎模型或者通过其他的方式来识别路况的方法上，以期望和PID控制方法联合起来应用于ABS，并且己经取得了部分研究成果，但还不能进入实用阶段。
5. 模糊控制
模糊集合和模糊控制的概念是由美国加利福尼亚大学著名教L.A.Zadeh在其Fuzzy Sets,Fuzzy Algorithm和A Rationale for Fuzzy Control等著名论著中首先提出来的。1972年，以日本东京大学为中心，发起成立了“模糊系统研究会”。1974年在加利福利亚大学的美日研究班上，进行了有关“模糊集合及其应用”的国际学术交流。
模糊控制分为规则和模糊集理论。专家知识和思想常被描述为规则集，系统模型的规则的确定取决于设计者对系统的理解。模型不是基于数学模型，而是基于设计者对系统的理解及对系统规则的归纳，模糊集理论提供了将规则转化为平滑的可实施的计算机程序。当系统时低阶并具有没在稳定性特性时，人更易于理解这类系统，只要系统是低阶的，人们就有能力处理带有复杂特性并有前馈及反馈的SISO或MIMO系统。模糊控制不仅仅局限于调节器，还可以应用于各种子系统的协调。模糊控制不仅适用于小规模线性单变量系统，而且逐渐向大规模、非线性复杂系统扩展，从已经实现的控制系统来看，它具有易于熟悉、输出量连续、可靠性高、能发挥熟练专家的良好自动化效果等优点。
1.3本文主要研究的内容和方法
本文从汽车理论和模糊控制理论入手，将两者相结合，对模糊控制理论在汽车防抱制动系统(ABS)上的应用进行了研究。研究的主要内容和方法如下：
1)分析汽车防抱死制动系统的结构组成及工作原理，对各种路面上防抱死制动系统的控制过程及目前所采用的控制算法进行对比分析。
2)建立了车辆制动工况数学模型，包括整车模型、四分之一车辆模型、轮胎模型、制动系统模型；分析了车辆制动时的受力情况；并在Matlab／Simulink下建立了四分之一车辆仿真模型。
3)根据模糊控制理论基础，提出了防抱死控制的PID控制算法、模糊控制算法和，并在Matlab／Simulink下建立了控制器，对四分之一车辆模型进行了防抱死制动仿真分析，并对仿真结果进行了对比分析。
2 汽车ABS的基本理论与车辆模型
汽车制动性能是汽车的主要性能之一，是指汽车行驶时能在短距离内停车且
文持行驶方向的稳定性和在下长坡时能文持一定车速的能力。汽车制动性能直接