基于PLC的ABS防抱死模拟试验系统的设计与开发
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摘要
ABS装置是提高车辆安全性的有效措施。国外ABS技术已经投入使用，我国在这方面的研究起步较晚，尚未形成实用的具有自主知识产权的产品，因此加快ABS技术的研究，开发具有自主知识产权的ABS系统对于提高国产汽车的安全性和增加我国汽车工业的国际竞争力具有重要战略实施意义。
本课题主要是以ABS为研究对象，结合PLC、组态软件对ABS防抱死系统的工作过程及运行状态进行控制，并对汽车的滑移率进行了数字PID和模糊控制两种控制方法的Matlab／Simulink仿真。
文章研究了ABS防抱死系统的工作原理及工作过程，分析了车辆的动力学模型及其制动模型的数学表达式，建立了单轮车辆、轮胎、制动系统的MATLAB/Simulink的仿真模型。并利用Simulink建立了PID控制器与模糊控制器，对ABS控制器进行了数字PID和模糊两种控制方法的Simulink仿真，并对仿真结果进行了比较。
本文设计了PLC模拟ABS防抱死模拟实验系统，硬件部分由松下FP0系列的PLC、旋转编码器、三相异步电机组成；软件部分实现了模糊控制的算法编程，并使用组态软件实施监控。在组态界面中，实验者可以清楚的看到车辆的运动轨迹，并能通过监控界面控制车的启停。仿真结果表明模糊算法在ABS防抱死系统的制动过程中发挥了良好的控制性能。
ABS equipment is an effective measures for improving the stability of vehicle. The ABStechnology has already been put into practical in other countries, but our country has notformed our own intellectual property. So, it is important to increase our country ABStechnology and the stability of vehicle for the international competitiveness of China'sautomobile industry, which has important significance implementation of the strategy.
In this paper, we use ABS as controlled object. The working process and running state ofthe ABS Anti-lock Braking System is controlled by PLC and configuration software.Simulating the slip ratio of the car by digital PID and Fuzzy Algorithm with the help ofSimulink.
This paper studied the ABS anti-lock braking system working principle and workingprocess. Analysising of vehicle dynamics model and its mathematical expression of the brakemodel, established MATLAB / Simulink simulation model of single-wheel vehicle, tires,brake system. Established PID controller and fuzzy controller by MATLAB / Simulink. UsingSimulink to simulate and compare on PID and fuzzy controller, respectively.
The simulation of ABS anti-lock braking experiment system is relied on PLC, thehardware part including: PLC controller, rotary encoder and three-phase induction motor.the software part relized the fuzzy control algorithm programming, through configurationsoftware, we can see the trajectory of the vehicle and the vehicle in controlling monitoringinterface. Simulation results show that the fuzzy algorithm in ABS anti-lock braking system,played a good control performance.
本课题主要是以ABS为研究对象，结合PLC、组态软件对ABS防抱死系统的工作过程及运行状态进行控制，并对汽车的滑移率进行了数字PID和模糊控制两种控制方法的Matlab／Simulink仿真。
文章研究了ABS防抱死系统的工作原理及工作过程，分析了车辆的动力学模型及其制动模型的数学表达式，建立了单轮车辆、轮胎、制动系统的MATLAB/Simulink的仿真模型。并利用Simulink建立了PID控制器与模糊控制器，对ABS控制器进行了数字PID和模糊两种控制方法的Simulink仿真，并对仿真结果进行了比较。
本文设计了PLC模拟ABS防抱死模拟实验系统，硬件部分由松下FP0系列的PLC、旋转编码器、三相异步电机组成；软件部分实现了模糊控制的算法编程，并使用组态软件实施监控。在组态界面中，实验者可以清楚的看到车辆的运动轨迹，并能通过监控界面控制车的启停。仿真结果表明模糊算法在ABS防抱死系统的制动过程中发挥了良好的控制性能。
ABS equipment is an effective measures for improving the stability of vehicle. The ABStechnology has already been put into practical in other countries, but our country has notformed our own intellectual property. So, it is important to increase our country ABStechnology and the stability of vehicle for the international competitiveness of China'sautomobile industry, which has important significance implementation of the strategy.
In this paper, we use ABS as controlled object. The working process and running state ofthe ABS Anti-lock Braking System is controlled by PLC and configuration software.Simulating the slip ratio of the car by digital PID and Fuzzy Algorithm with the help ofSimulink.
This paper studied the ABS anti-lock braking system working principle and workingprocess. Analysising of vehicle dynamics model and its mathematical expression of the brakemodel, established MATLAB / Simulink simulation model of single-wheel vehicle, tires,brake system. Established PID controller and fuzzy controller by MATLAB / Simulink. UsingSimulink to simulate and compare on PID and fuzzy controller, respectively.
The simulation of ABS anti-lock braking experiment system is relied on PLC, thehardware part including: PLC controller, rotary encoder and three-phase induction motor.the software part relized the fuzzy control algorithm programming, through configurationsoftware, we can see the trajectory of the vehicle and the vehicle in controlling monitoringinterface. Simulation results show that the fuzzy algorithm in ABS anti-lock braking system,played a good control performance.
引文
[1]衣娟郭庆梁.汽车"防滑控制系统"浅释[M]教育与职业.2004,15
[2]王波,孙仁云,黄伟,姚时音.模糊滑膜控制在汽车ABS中的应用研究[M]机床与液压,2007,35(4).
[3]王波,孙仁云,黄伟,姚时音.模糊滑膜控制在汽车ABS中的应用研究[M]机床与液压,2007,35(4).
[4]丁坚.模糊PID控制研究[D].硕士学位论文.哈尔滨：哈尔滨工业大学,2009.
[5]陈昌荣.基于滑移率的车辆线控制动系统ABS控制研究[D].硕士学位论文.长沙：湖南大学,2010.
[6]戴冬梅，刘正生.传统PID控制和模糊控制方法的仿真比较研究[J].科技资讯.2008，第7期：6-9.
[7]安永东，杜嘉勇，罗萌.基于Simulink的汽车ABS建模与仿真[J]黑龙江：黑龙江工程学院学报2008,22（2）
[8] David A.Geller. Programmable Controller Using the Allen-Bradley SLC-500 Family[M].New Jersey: Prentice Hall，2004..
[9]李友善，李军等.模糊控制理论及其在过程控制中的应用[M].北京：国防工业出版社.1993,6.
[10]何平，王鸿等.模糊控制器的设计及应用[M].北京：科学出版社.1997,140-148.
[11]李文娟.防抱死制动系统控制器的仿真与试验研究[D].硕士学位论文.哈尔滨：哈尔滨理工大学,2008
[12]蒋顺文,唐炎. ABS智能控制器的设计与实现[J].桂林电子科技大学学报.2009,第29卷,第6期：500-502.
[13]刘志敏.基于模糊控制的汽车ABS系统仿真研究[D].硕士学位论文.甘肃：兰州理工大学,2009.
[14]姚占辉.汽车防抱死制动系统控制方法分析与仿真研究[D].硕士学位论文.西安：长安大学，2009.
[15]宋昱.车辆防抱死系统控制策略研究与仿真[D].硕士学位论文.北京：北京工业大学，2007
[16]松下电工FP系列可编程控制器编程手册（电子版）
[17]松下PLC模拟量输入模块FP—A80手册（中文）电子版
[18]韩建凯. PLC试验系统的设计与开发[D].硕士学位论文.南京：南京理工大学,2006.
[20]宋绍剑.基于PLC的模糊控制开发工具[D].硕士学位论文.广西：广西大学,2001.
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[22]陈杰平，李勤华.基于模糊控制理论的ABS仿真研究[M].机械设计与制造2008，（6）
[23] Implementation of A Speed Controlled Brushless DC Drive .Texas Instrument.
[24]蔺玉辉. ABS模拟仿真与模糊控制器设计[D].硕士学位论文.辽宁：东北大学,2005.
[25]刘金琨.先进PID控制MATLAB仿真（第二版）[M].北京：电子工业出版社.2004115-[44] 115—146.
[26]廉文利.汽车防抱死系统智能控制器的设计[D].硕士学位论文.秦皇岛：燕山大学,2006.
[27]宋进源.汽车防抱制动系统建模与控制仿真研究[D].硕士学位论文.广西：广西大学2007.
[28] Hu W. Schroeder M. Starr A.CxA knowledge-based real time diagnostic system for PLCcontrolled manufacturing systems. IEEE SMC 99 Conference Proceedings,1999，(4).
[31]韩俊峰，李玉惠等.模糊控制技术[M].重庆：重庆大学出版社.2003.29-30.
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[35] Krairojananan T. Suthapradit S.A PLC Program generator incorporating sequential circuitsynthesis technique. Circuits and Systems, IEEE APCCAS,1998,(12).
[36]松下电工FP系列可编程控制器编程手册（电子版）58
[37]松下FP0硬件手册（电子版）
[40]松下VF0系列变频器操作手册（电子版）
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