论文总字数：16592字

摘 要

随着汽车工业的不断发展，人们越来越重视汽车的安全性问题。汽车防抱制动系统(ABS)作为一种主动安全装置，能够在汽车制动时自动调节车轮制动力，防止车轮抱死，保证车辆的侧向稳定性和转向操纵性，同时缩短制动距离以取得最佳的制动效果。在汽车日益高速化的今天，它的应用也越来越广泛。而控制方法是ABS的核心技术，对汽车防抱制动系统的研究及汽车制动性能的提高具有重要的现实意义。

本文对ABS系统的基本原理、控制方法、工作过程和仿真试验技术做了全面的分析研究，在此基础上，以LabVIEW图形化编程语言为开发工具，编制了系统控制软件，并对刹车效果进行了仿真验证。

关键字：ABS；LabVIEW；仿真

Design of ABS simulation system for automobile based on LabVIEW

Abstract

With the continuous development of the automobile industry,there is growing attention to the issue of automotive safety.Anti-lock Braking System (ABS) as an active safety device that can automatically adjust braking force to prevent the wheels locked,and ensure the lateral stability of the vehicle and steering control,at the same time reduce the distance to achieve the best results.As the car’s speed Increasing today,it’s application has become increasingly widespread.ABS control method is the core technology,which has an important practical significance to the Anti-lock Braking System research and the improvement of vehicle braking performance.

In this paper a new Anti-lock Braking System was found through detailed discussion on the basic fundamental,control method,working process and simulating theory,which consists of front channel,rear channel and control unit.The control software design and simulation was finished with LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench).

Keywords:ABS;LabVIEW;Simulation

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1本课题的背景与意义 1

1.2国内外ABS技术的发展 1

1.2.1国外ABS技术的发展 1

1.2.2国内ABS技术的发展 2

1.3本文研究的主要内容 2

第二章 ABS的系统分析 4

2.1ABS的结构与原理 4

2.1.1ABS的基本结构 4

2.1.2ABS的工作原理 4

2.2ABS的控制过程 5

2.2.1滑移率 5

2.2.2滑移率与附着系数 5

2.2.3滑移率的控制过程 6

2.2.4ABS的控制阶段 7

2.3ABS的控制策略 7

2.3.1逻辑门限值控制方法 7

2.3.2PID控制方法 9

2.3.3模糊控制方法 9

第三章 基于LabVIEW的汽车ABS系统方案设计 11

3.1 LabVIEW 11

3.2ABS系统方案设计 11

3.2.1系统方案设计 11

3.2.2系统方案设计图 11

第四章 程序设计与实现 12

4.1程序主界面设计 12

4.1.1波形显示区 12

4.1.2参数设计区 13

4.1.3仪表显示区 13

4.1.4按钮控制区 14

4.1.5数据记录区 14

4.2程序结构设计 15

4.2.1制动初始化 15

4.2.2制动进行时 16

4.23制动结束 17

4.3主要程序设计与制动车速算法 18

4.3.1主要程序 18

4.3.2车速计算 21

第五章 结束语 24

致 谢 25

参考文献 26

第一章 绪论

1.1本课题的背景与意义

随着我国汽车工业的迅速发展，国内的汽车持有量也在大幅度增长，从而交通事故的发生率也愈显增高。而引发这些交通事故的原因，大部分都是因为汽车的制动不良。据统计，由于制动时车轮抱死而导致的交通事故占所有事故的十分一左右。汽车在行驶过程中如果遇到紧急情况，大多数人都会犯同一个错误，他们会使劲地踩制动踏板，认为这样就可以使得汽车能够获得最佳的制动效果。其实，这样的想法是错误的。如果这辆汽车上仅仅装备的是一般的制动器，那么它的四个轮子不仅不会得到减速制动而会停止转动在地面上滑动。这种车轮不滚动而滑动的现象叫做“抱死”。出现这种现象后果不言而喻，事故将会发生，造成人员伤亡和财产的损失。

在紧急制动过程中会出现侧滑、跑偏、失去转向能力等不稳定因素，为了消除这些不稳定因素，汽车防抱死制动系统ABS(Anti—lock Brake System)应运而生被研制出来。在制动过程中，ABS会根据轮速传感器传来的信号测算出各个车轮的滑移率，而滑移率是会不断变化的。为了保证滑移率在一定范围内稳定变化，ABS会自动通过压力调节器调节制动轮缸内的压力，改变作用在车轮上的制动力矩，从而取得最佳制动效能来防止车轮抱死。车轮不抱死，汽车制动就稳定，那么，发生交通事故的概率也就降低了。交通事故少了，这对生命、财产、经济、社会都有很好的益处。因而ABS的应用得到了非常迅速地推广，各国都将ABS作为汽车上必不可少的标准部件。

本课题是基于LabVIEW的汽车ABS仿真系统设计，因而要对ABS基本组成、控制方法、控制过程、工作原理以及汽车制动过程中滑移率的变化情况和控制过程进行进一步的分析，从而仿真出贴合实际的ABS系统。

1.2国内外ABS技术的发展

1.2.1国外ABS技术的发展

在很早的时候，用于制动防抱的制动系统就已经存在了，不过它不是应用在汽车上，而是在火车和飞机上。首先把ABS技术研制成功的是英国人霍纳摩尔，当时的时间是1920年。在之后的1936年，防抱死制动系统的专利权被德国博世公司申请获得，从而促进了ABS技术在汽车上的应用。美国的福特公司最先在汽车上使用ABS，1954年，法国生产的民航机应用的ABS技术被福特应用于林肯轿车上，但这种ABS装置制动效果并不理想。同一时期，克莱斯勒公司旗下也研发出一套防抱死制动系统，名为“SKID CONTROL”，并也对其进行了研究试验。在这一时期，各种ABS的机械式的车轮转速传感器和制动压力调节装置判断是否需要调节制动压力的方式，都是使用惯性飞轮来检测车轮是否发生抱死。但是，获取车轮转速的信号不太准确，是当时机械式ABS的固有缺点，因此它也难以保证制动压力调节的精确性和适时性。1958年，杜尔公司开发的ABS被安装在载货汽车上，它被称作“四轮两通道低选控制式Maxa-ret ABS”，是根据飞机用ABS的原理演化而来的。这种ABS的前轮转速传感器采用机械式，后轮转速传感器采用电磁式。20世纪60年代至70年代初期，哈里·福根森·雷斯公司对改良后的ABS进行了装车试验，原先的Maxa-ret ABS被该公司改成了四通道控制式ABS。1965年，英国的杰森公司使用的四通道四轮控制式ABS的样机，就是由哈里·福根森·雷斯公司提供的。福特野马V8型汽车上安装这种四轮控制式ABS，是在1966年，在美国的汽车城底特律还对此进行了试车仪式，试坐者都情不自禁地赞叹其良好的制动性能。1960年至1970年间，梅赛德斯·奔驰公司和徳律克斯公司联合研发四轮控制式ABS。徳律克斯公司是由德律丰根公司和本迪克斯公司合并而成的。1970年，本迪克斯公司的股份被博世公司所收购，博世公司用以继续开发ABS系统。70年代后期，电子技术迅猛发展，越来越多的电子技术被应用在汽车上，其中在ABS控件上也得到了很多应用。由于电子设备有反应灵敏、控制精度高、可靠性强等优点，使得ABS的制动效果得到了显著提高，同时随着科学的不断进步，ABS设备体积不断减小，质量不断减轻，功能越来越完善，相对而言，它的价格也就变得越来越便宜。

到了90年代，ABS技术发展已经到了相当成熟的阶段。在发达国家，ABS技术的采用率已经达到了很高的地步。到1995年，美国的ABS装车率已达90%。在美国和欧洲的法律规定下，重型车、大客车的ABS装车率更是达到了100%。ABS装置已成为汽车的必要装备。当下ABS技术还在不断的发展、不断的进步。

1.2.2国内ABS技术的发展

20世纪80年代初，ABS项目的研究同时被列入了国家“九五”科技攻关计划，我国对ABS的研究也是在这一时期开始的。1997年2月，上海汽车制动系统有限公司引进并合资生产的ABS产品投产。上海汽车制动系统有限公司、重庆公路研究所、东风汽车公司、陕西兴平514厂、华南理工交通学院汽车系、清华大学、吉林大学、长安大学等，是国内研究ABS的由代表性的机构。ABS的诸多方面的重大研究成果都是由以上单位取得的。不仅如此，上述机构还深入研究了防抱死制动时滑移率的计算、滑移率和附着系数间的关系、ABS的控制算法等。

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