牵引力控制系统模型的优化方法

牵引力控制系统是在ABS的基础上构建的旨在控制车轮滑转的主动安全系统。该系统在车辆运行的所有速度范围内，控制车轮的滑转。

（1）低速（从0到80 km/h）状态下对驱动轮进行微量制动，从而改变车轮上的力矩；

（2）在速度超过80 km/h时，通过减小从发动机传递的扭矩来调节车轮上的力矩。

基于车轮角速度传感器的信号，牵引力控制系统可以确定以下特征：

（1）车辆行驶速度（由非驱动轮的角速度确定）；

（2）车辆的运动特征：直线或曲线运动（基于非驱动轮的角速度的比较）；

（3）驱动轮的滑转（基于驱动轮和非驱动轮的角速度的差异）。

根据当前的特征，控制制动压力或控制发动机扭矩。

为了模拟双轴后驱车辆的牵引力控制系统，以下面的形式重写方程组（9.4）：

其中：u2，u4分别为第二和第四轮的控制信号；k2，k4是校正系数，用于在曲线运动期间对制动力矩进行重新分配；hpbs为动力机构功率的降低程度；T为车轮制动机构所能实现的最大制动力矩。

控制信号u2和u4将通过以下方程计算

我们将基于以下方法确定校正系数k2和k4：在曲线运动时，滑转驱动轮上的制动扭矩按非驱动轴车轮的角速度值成比例地进行重新分配：

为了计算从发动机到驱动轮的扭矩减小比例，我们将在考虑牵引力控制系统工作的前提下，计算燃料供应控制单元的位置hpbs：

其中：v表示车速。

为了在程序中模拟牵引力控制系统，我们将使用图14.8所示的程序模块。

图14.8　Matlab Function模块中模拟牵引力控制系统

输入信号：

·W1，W3：第一和第三轮的角速度，rad/s；

·W_SV：驱动轮的角速度，rad/s。

输出信号：

·y：分配到驱动轮的驱动力矩的缩减程序。

适用于第二轮的牵引力控制系统的程序代码如下所示：

接下来看模拟4×2后驱车辆的传动系统工作的程序模块（图14.9）。

输入变量：(www.zuozong.com)

·M_1～M_4：车轮的阻力矩，Nm；

·i_kp：变速箱的传动比；

·M_d：发动机曲轴上的扭矩，Nm；

·M_sc：离合器输出的扭矩，Nm；

·u_2，u_4：控制信号；

·V_c0：车辆质心的速度，m/s。

输出变量：

·wk_1～w_k4：车轮的角速度，rad/s；

·w_d：发动机曲轴的角速度，rad/s；

·w_sc：变速箱输入轴的旋转速度，rad/s。

我们将研究牵引力控制系统（ARS）在平坦支撑表面（如干燥冰面）加速时的工作表现。在源数据文件中设置全滑动时的附着系数：

mux_max=0.15；%在X轴方向的全滑动时附着系数

muy_max=0.15；%在Y轴方向的全滑动时附着系数

在本例中，我们将后驱双轴车辆（数学模型见第七章）置于冰面，并在完全踩下油门的情况下进行分析。图14.10～图14.12分别为ARS不工作时加速过程中的质心速度、车轮角速度及航向角曲线，图14.13～图14.15为ARS参与工作时的上述曲线。

图14.10　ARS不工作时，加速过程中车辆的质心速度

图14.11　ARS不工作时，加速过程中车轮的角速度

实线—驱动轮，虚线 从动轮

图14.12　ARS不工作时，加速过程中的航向角

图14.13　ARS工作时，加速过程中车辆质心速度

图14.14　ARS工作时，加速过程中车轮的角速度

实线—驱动轮，虚线 从动轮

图14.15　ARS工作时，加速过程中的航向角

从图中可以清楚地看出，当在没有ARS参与的情况下，在冰上加速时，后驱车辆会失去其方向稳定性（后轴打滑而开始旋转），车轮的角速度有显著差异。当有ARS参与时，系统会自动限制运动速度，同时完全保持方向稳定性，并且各车轮的角速度几乎相同。