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最优控制理论在ABS中的应用 高海洲 （上海大学 机电工程与自动化学院，上海200072） 摘要：随着我国经济的快速发展，汽车已经开始走进我们的生活中。随着人们对汽车消费的增加，越来越多的人开始更多的关注的不仅仅是汽车本身，更多的开始关注汽车的安全性及舒适性。人们开始着重研究带有主动控制能力的汽车防抱制动控制系统，最优控制便是其中的一种研究方法。最优控制根据车辆—路面系统的数学模型，用状态空间的概念，在时间域内研究汽车防抱制动系统。它根据系统的各项要求，按最优化原理求得控制系统的最优控制指标而达到很好的防抱制动效果。 关键词：最优控制 防抱制动系统 状态空间 数学模型 Application of optimization?control in ABS GAO hai-zhou, (School of Mechanical Engineering and Automation, Shanghai University, Shanghai 200072, China) Abstract: With the rapid development of our economy,?the car?is coming into our?life.?Along with the increase of?automobile consumption,?more and more people begin to?pay more attention to?is not only the car?itself,?more attention on safety?and?comfort. People began to?study?initiative control capability?of automobile anti-lock braking control system,?the optimization control?is a kind of?research method.With the concept of status space,it can be used to study ABS in time domain on a basic mathematic model for vehicle-road surface system.We can get optimal control qualities out of the optimization theory and meeting the control system based on model. Key words: optimization control;anti-lock braking system;status space;mathematic model 引言 汽车防抱死制动系统（Anti-lock Braking System简称ABS）的出现从根本上解决了汽车在制动过程中的车轮抱死问题。它的基本功能就是通过传感器感知车轮每一瞬时的运动状态，并根据其运动状态相应地调节制动器制动力矩的大小以避免出现车轮的抱死现象[1]。ABS技术的一个核心问题就是控制算法的研究。由于ABS系统是非线性系统，因此探索一种有效的控制方法是ABS系统发展的关键[2]。最优控制方法是基于状态空间法的现代控制理论方法[3]，它是一种基于模型分析的控制方法。其思路是根据防抱死制动系统的各项控制要求，按照最优化的原理来求得制动防抱死系统的最优控制目标。这种控制方法的优点是考虑了控制过程中状态变化的历程而使控制过程平稳。本文通过对刹车时数学模型的建立[4]，通过直接引用现代控制理论中最优控制的结论来设计刹车系统。 1 研究汽车防抱制动系统的意义 1.1 普通刹车系统的缺点 在汽车防抱死制动系统出现之前，汽车所用的都是开环制动系统。其特点是制动器制动力矩的大小仅与驾驶员的操纵力、制动力的分配调节以及制动器的尺寸和型式有关。由于没有车轮运动状态的反馈信号，无法测知制动过程中车轮的速度和抱死情况，汽车就不可能据此调节轮缸或气室制动压力的大小。因此在紧急制动时，不可避免地出现车轮在地面上抱死滑移的现象[5]。当车轮抱死时，地面的侧向附着性能很差，所能提供的侧向附着力很小，汽车在受到任何微小外力的作用下就会出现方向失稳问题，极易发生交通事故。在潮湿路面或冰雪路面上制动时，这种方向失稳的现象会更加严重。 1.2 ABS的产生和出现 防抱制动系统首先是应用于火车和飞机上，1936年德国博世公司申请一项电液控制的ABS装置专利，促进了ABS技术在汽车上的应用。汽车上开始使用ABS始于十九世纪五十年代中期福特汽车公司，1954年福特汽车公司在林肯车上装用法国航空公司的A