汽车制造技术现代制造工程(ModernManufacturingEngineering)2012年第10期利用Matlab/Simulink的轮式汽车制动过程仿真分析*朱为国，刘峰(淮阴工学院交通工程学院，淮安223003)摘要:以在坡度为α的坡道上制动的汽车为研究对象，结合整车和前、后车轮的旋转运动微分方程，建立轮式汽车制动的力学模型，利用工程仿真软件Matlab中Simulink模块，建立轮式汽车制动的仿真模型，将某车型的参数代入仿真软件进行数值模拟仿真。分析轮式汽车制动时滑移率的影响规律得出:在相同的道路附着系数条件下，车速越高滑移率越大，制动距离越长;设计汽车时适当地增加汽车制动器的制动力，增大速率，可以控制滑移率的增长速度。关键词:轮式汽车;制动过程;仿真分析中图分类号:TB24文献标志码:A文章编号:1671—3133(2012)10—0060—04BrakingprocesssimulationofwheeledcarusingMatlab/SimulinkZhuWeiguo，LiuFeng(DepartmentofTransportationEngineering，HuaiyinInstituteofTechnology，Huai’an223003，Jiangsu，China)Abstract:Takingthedownhillbrakingcarastheresearchobjectwiththeslopeisα，combiningwithmotiondifferentialequationsofthewholevehicleandofthefrontandhearwheels，themechanicalmodelofthebrakingwheeledcarwasestablished，andthein-fluencelawofsliprateofonebrandcarwassimulatedwhenthecarbraking，usingMatlab/Simulinkmodule．Theresults:withthesameadhesioncoefficientconditions，thespeedishigher，theslidingrateisbigger，andthebrakingdistanceislonger．Byaddingproperlythevelocityofincreaseofautomobilebrakewhendesigningcar，theincrementspeedoftheslipratecanbecontrolled．Keywords:wheeledcar;brakingprocess;simulationanalysis0引言汽车的制动性能及其稳定性是车辆的重要安全指标，在理论分析方面已经取得了一些研究成果。但是，由于汽车制动过程在实际中很复杂，影响因素众多，所以从理论上分析时，不可避免地会忽略许多影响因素，只能做定性的研究，不能真实地反映汽车的实际制动状况。对车辆的制动过程进行动态研究，可以分析车辆的性能，指导车辆的设计。采用实验的方法虽然可以获得准确的数据，但在前期研究工作中不可能进行太多的实车道路试验。其主要原因:一是花费太大，需要试验车辆、场地、人力和燃料等;二是制动本身存在一定的危险，尤其是高速制动;三是如果没有一定的前期工作和参数优化设计，试验研究将是非常盲目的。因此，需要进行预先的研究，首先设计车辆制动系统的各项参数，进行仿真计算后，再进行试验研究，这是一种行之有效的方法。Matlab软件下的Simulink模块是功能强大的系统建模和动态仿真的软件，其可以为车辆的制动过程分析提供了一种有效的研究手段。1轮式汽车制动过程模型汽车的制动，从驾驶员踩上制动踏板到汽车停止，大体上可分为以下三个阶段［1］。第一阶段是制动系统的反应滞后，这一阶段制动器没有真正起作用，汽车仍按原来的速度行驶。制动系统的滞后时间决定于系统的结构形式和间隙调整，制动距离为车速与滞后时间的乘积。第二阶段是从制动器起作用到车轮抱死拖滑。这一阶段制动力不断增大，车轮边滚边滑直至抱死。制动距离主要决定于制动器制动力的增大速率、地面附着力的大小和前后制动力分配等情况。第三阶段是从车轮抱死拖滑至汽车停止。这一阶段制动力基本不变，制动距离主要由地面附着系数06*淮安市科技支撑计划资助项目(HAS2010001)朱为国，等:利用Matlab/Simulink的轮式汽车制动过程仿真分析2012年第10期确定。1．1整车微分方程在坡度为α的坡道上制动的汽车受力图如图1所示。汽车制动的微分方程为［2］:Mdvdt=Mgsinα－F1－F2(1)式中:M为汽车总质量;v为车速;t为时间;g为重力加速度;α为坡道坡度;F1、F2分别为前、后车轮的地面制动力。图1汽车制动受力图前、后车轮的地面制动力F1、F2分别为［2］:F1=Z1μ1F2=Z2μ{2(2)由图1所示可知，前、后车轮的地面法向反力Z1、Z2分别为:Z1=Mgbcosα+Mghsinα－MhdvdtLZ2=Mgacosα－Mghsinα+Mhdvdt�������L(3)将式(2)、式(3)代入式(1)化简得:dvdt=Lgsinα－gc...
