基于Matlab的汽车ABS模糊控制系统设计(4)
关系到汽车的行驶安全性，其不仅取决于汽车制动系统的性能，还取决于与汽车
的行驶性能、轮胎的机械特性、道路的附着条件以及与制动操作有关的人体工程
特性密切相关。汽车制动时，受到由地面提供的与汽车行驶方向相反的外力称之
为地面制动力。地面制动力越大，制动减速度愈大，制动距离也愈短。
2.1 汽车ABS的基本组成和工作原理
2.1.1 汽车ABS的基本组成
ABS通常由车轮转速传感器、制动压力调节装置、电子控制装置和ABS警示灯等组成，在不同的ABS系统中，制动压力调节装置的结构形式和工作原理往往不同，电子控制装置的内部结构和控制逻辑也可能不尽相同。典型ABS的系统构成如图2-1所示[4]。
图2-1 典型的液压ABS基本结构
1.车轮转速传感器
轮速传感器可以测出车轮与驱动轴共同旋转的齿圈数，然后产生与车轮转速成正比的交流信号，从而测量出车轮的转速。目前用于ABS系统的轮速传感主要有磁电式轮速传感器和霍尔式轮速传感器两种型。磁电式传感器是利用电磁感应原理，将物体转动速度转换成感应电势来测量车轮速度的。在电控防抱制动系统中使用的传感器，多数为磁电式轮速传感器。
2．制动压力调节装置
制动压力调节器是汽车制动系统中电子控制单元的执行器。其作用是根据ECU的指令，控制压力调节器中电磁阀的动作，适时地调节制动系统管路中的液压或气压，实现控制车轮制动器中压力的增减和保持，达到调节制动力的目的。制动压力调节器主要有真空式、液压式、机械式、气压式和空气液压加力式等几种形式。
3.电子控制装置ECU
电子控制单元是整个ABS系统的控制中枢。它接收车轮轮速传感器送来的信号，计算出制动时车轮的转速、车速、滑移率以及车轮加减速度等值，并对其进行比较、分析和判断，然后向制动压力调节装置发出控制指令，使其产生最合适的制动压力，控制车轮的转速，将滑移率保持在最佳滑移率附近，从而防止车轮抱死。
2.1.2 汽车ABS的工作原理
在制动过程中，汽车是利用地面与轮胎之间产生的与车轮行进方向相反的摩擦力来减速的，这个摩擦力称为地面制动力。与地面制动力相关的摩擦系数称为制动附着系数或称纵向附着系数。纵向附着系数越大，则地面制动力越大，使汽车停止的制动距离越短。在轮胎和地面的接触面上还存在着另外一个摩擦力，它与地面制动力不同，是作用在车轮横向上的，称为侧滑摩擦力或侧向力。与侧滑摩擦力相关的摩擦系数称为侧向附着系数。一般来说，侧向力越大汽车的方向稳定性越好，操纵性越好；反之，侧向力很小或消失时，汽车就无法按照驾驶员的意图行驶。
影响轮胎地面制动力和侧向力的主要因素是车轮在制动时的滑移状态，轮胎的滑移状态通常用滑移率来描述。滑移率的定义如下式：
(2-1)
其中， ——车辆前进速度（ ）;
——车轮半径（ ）；
——车轮角速度（ ）。
从上式可以看出，当车速等于轮速时滑移率为零。汽车制动时，两者差别越大，滑移率越大。如果车轮抱死，则轮速为零，滑移率将达到100％。轮胎滑移率与地面制动力、侧向力之间的关系可以用 曲线来描述，其中 代表附着系数(如图2-2)[5]。