MATLAB即時ABS煞車控制實驗系統

Antilock Braking System
Laboratory model of braking control

本實驗系統提供一個分析ABS煞車系統效應與測試研究控制法則的整合開發環境。由於ABS系統的快速動態響應與超複雜特性以及穩定控制需求，控制問題包含許多非線性模型、速度量測與預估、即時控制與故障分析等觀念。因此瞭解輪胎與地面作動關係、煞車動態行為與煞車系統控制元件等現代車輛煞車系統相關知識是不可或缺的。

 煞車期間所產生力量為輪胎接觸地面之正向力與磨擦差係數的函數。輪胎與地面的摩擦力係數並非常數，而是由路面情形及輪胎與地面縱向滑移等因數所組成的函數。摩擦力主要是由輪胎的滑行所產生，如果輪胎以固定的切線速度在路面滾動，將不會產生縱向(煞車)力量。這個關係是瞭解煞車的基本觀念，但卻不容易觀測；如果沒有感測器與資料擷取系統，輪胎的滑行速度(非滾動速度)是很難辨識出來的。摩擦(煞車)力的峰值在相對小的滑行時就會出現。

       ABS系統的目的是縮短煞車距離、改善汽車在路面的穩定度與煞車期間的操控性。單輪ABS實驗系統即可探究縮短煞車距離之效應，本實驗系統包含應用 PWM控制碟煞的八吋輪胎、避震器與”路面”。以 PWM 控制之直流馬達驅動金屬滾輪做成”路面”，應用編碼器量測輪胎與路面的位移速度；同時也量測搖桿位置。

由於系統動態響應快速，因此控制器必須迅速運作。本實驗系統運用FPGA完成所有關鍵時刻的工作，以個人電腦即時監控RT-DAC4/PCI 介面卡與FPGA執行控制工作的參數，並顯示相關波形分析實驗結果。

 ABS實驗系統專為研究及驗證ABS控制法則所設計；內建Simulink系統模型與控制器方塊，應用此系統與即時控制軟體可完成包括非線性SIMO的系統模型、參數驗證、脈衝或連續控制法之應用實驗。