这个例子展示了如何为防抱死制动系统(ABS)建立一个简单的模型。它模拟车辆在硬制动条件下的动态行为。该模型表示单个车轮，可以多次复制以创建一个多轮车辆的模型。

该模型使用Simulink®中的信号记录功能。金宝app该模型将信号记录到MATLAB®工作空间，在那里您可以分析和查看它们。你可以查看代码在sldemo_absbrakeplots.m看看这是怎么做到的。

在这个模型中，车轮速度是在一个单独的模型中计算的sldemo_wheelspeed_absbrake。然后使用“Model”块引用该组件。请注意，顶部模型和引用模型都使用可变步长求解器，因此Simulink将跟踪引用模型中的过零点。金宝app

分析与物理

车轮以初始角速度旋转，该角速度与刹车前的车辆速度相对应。我们使用独立的积分器来计算车轮角速度和车速。我们用两种速度来计算滑移，由公式1确定。请注意，我们引入以角速度表示的车辆速度(见下文)。

方程1

由这些表达式可知，轮速和车速相等时，滑移为0，车轮锁死时滑移为1。一个理想的滑移值是0.2，即车轮转数等于0.8乘以在非制动条件下相同车速下的转数。这最大限度地提高了轮胎与道路之间的附着力，并最大限度地减少了可用摩擦力的停车距离。

建模

轮胎与路面之间的摩擦系数，μ，是滑移的经验函数，称为mu-滑移曲线。通过使用Simulink查找表将MATLAB变量传递到框图中，我们创建了mu-滑移曲线。金宝app该模型乘以摩擦系数，μ，通过车轮上的重量，W，以产生摩擦力，Ff，作用于轮胎的周长。Ff除以车辆质量得到车辆减速，模型将其集成得到车辆速度。

在这个模型中，我们使用了一个理想的防抱死制动控制器，它基于实际滑移和期望滑移之间的误差使用“砰砰”控制。我们将期望的滑移值设置为mu-slip曲线达到峰值时的滑移值，这是最小制动距离的最佳值(见下面的注释)。

• 注:在实际车辆中，无法直接测量滑差，因此该控制算法不实用。本例中使用它来说明这种仿真模型的概念构造。这样的模拟的真正工程价值是在解决具体的实现问题之前展示控制概念的潜力。

为本示例创建临时目录

在本例中，Simulink在当前工作目录中金宝app生成文件。如果您不想在此目录下生成文件，请将工作目录更改为合适的目录:

Origdir = cd(tempdir);

打开模型

来打开这个模型类型sldemo_absbrake在MATLAB终端(或单击超链接，如果您正在使用MATLAB帮助)。

图1:防抱死制动(ABS)模型

双击“车轮速度”子系统在模型窗口中打开它。给定车轮滑移量、期望的车轮滑移量和轮胎扭矩，该子系统计算车轮角速度。

图2:轮速子系统

为了控制制动压力的变化率，该模型从期望的滑移中减去实际滑移，并将此信号输入bang-bang控制(+ 1或1，取决于误差的符号，见图2)。这个开/关速率通过一个一阶滞后，表示与制动系统液压管路相关的延迟。然后，该模型将过滤后的速率进行集成，以产生实际的制动压力。得到的信号，乘以活塞面积和相对于车轮的半径(Kf)，为施加在车轮上的制动扭矩。

该模型将车轮上的摩擦力乘以车轮半径(Rr)以给予车轮上路面的加速扭矩。制动力矩减去车轮上的净力矩。用净扭矩除以车轮转动惯量，我，产生车轮加速度，然后集成到车轮速度。为了保持轮速和车速为正，该模型采用了有限积分器。

在ABS模式下运行仿真

按下模型工具栏上的“播放”按钮来运行模拟。方法也可以运行模拟sim(“sldemo_absbrake”)命令。在模拟过程中打开ABS。

图3:基线模拟结果

• 注意:该模型将相关数据记录在一个名为sldemo_absbrake_output。记录信号有一个蓝色指示灯。在这种情况下你和方案得到已记录(查看模型）.在Simulink帮助中阅读有关信号记录的更多信息。金宝app

图3显示了ABS仿真结果(对于默认参数)。图3中的第一个图显示了车轮角速度和相应的车辆角速度。该图显示，在没有锁定的情况下，车轮速度保持在车辆速度以下，车辆速度在不到15秒的时间内变为零。

运行无ABS的模拟

为了得到更有意义的结果，考虑没有ABS的车辆行为。在MATLAB命令行中，设置模型变量CTRL = 0。这切断了从控制器的滑移反馈(见图1)，导致最大的制动。结果如图4所示。

CTRL = 0;

现在再次运行模拟。这将模拟制动没有ABS。

图4:最大制动仿真结果(无ABS制动)

有防抱死制动和没有防抱死制动

在图4的上部图中，观察到车轮在大约7秒内锁定。从这一点开始，制动就被应用在滑移曲线的一个不太理想的部分。也就是说，当滑倒= 1，如图4的下图所示，轮胎在路面上滑得太厉害，摩擦力已经下降。

就图5所示的比较而言，这可能更有意义。在这两种情况下，车辆行驶的距离被绘制出来。如果没有ABS，车辆会多滑行约100英尺，需要多花3秒的时间才能停下来。

图5:有和没有防抱死制动时的制动距离

关闭模型

关闭模型。关闭“轮速”子系统。清除日志数据。切换回原来的目录。

cd (origdir);

结论

这个模型展示了如何使用Simulink来模拟ABS控制器作用下的制金宝app动系统。本例中的控制器是理想化的，但是您可以使用任何提议的控制算法来评估系统的性能。您还可以使用Simulink®Coder™金宝app与Simulink作为有价值的工具，快速原型化所提出的算法。生成并编译控制器硬件的C代码，以在车辆中测试这一概念。通过在开发周期的早期进行实际测试，这大大减少了证明新想法所需的时间。

对于硬件在环制动系统仿真，您可以删除“bang-bang”控制器，并在实时硬件上运行运动方程，以模拟车轮和车辆动力学。您可以通过使用Simulink Coder为该模型生成实时C代码来实现这一点。金宝app然后，您可以通过将实际的ABS控制器连接到运行生成代码的实时硬件来测试它。在这种情况下，实时模型将向控制器发送车轮速度，控制器将向模型发送制动动作。