汽车制动优化控制方法探析

赵喜亮 凌宏根

摘 要：正所谓科技是一把有利有弊的双刃之剑，但人类从来不会因为科技带来的弊端而产生停止探索的念头，因为科技产生的问题是可以通过新的科技来弥补和改进的，止步不前才是最愚蠢的做法。正如各种新型交通工具的发明以及对已有交通工具的不断改进，都是在创新、探索科技的基础上进行的。这里讨论的优化系统正是体现了这种不懈的探索精神，因为这些相关的专业人员的上下求索，即使路漫漫其修远兮，这些横亘眼前的问题最终还是会得到解决的。

关键词：汽车制动;优化;控制

鼓式制动器根据其结构都不同，又分为：双向自增力蹄式制动器、双领蹄式制动器、领从蹄式制动器、双从蹄式制动器。其制动效能依次降低，最低是盘式制动器;但制动效能稳定性却是依次增高，盘式制动器最高。也正是因为这个原因，盘式制动器被普遍使用。

1 汽车制动行业发展状况

现代汽车制动器的发展起源于原始的机械控制装置，最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力，那时的汽车重量比较小，速度比较低，机械制动已经能够满足汽车制动的需要，但随着汽车自身重量的增加，助力装置对机械制动器来说越来越显得非常重要。从而开始出现了真空助力装置。

1932年生产重量为2860kg的凯迪拉克V16车四轮采用直径419.1mm的鼓式制动器，并有制动踏板控制的真空助力装置。林肯公司也于1932年推出V12轿车，该车采用通过四根软索控制真空助力器的鼓式制动器。随着科学技术的发展及汽车工业的发展，尤其是军用车辆及军用技术的发展，车辆制动有了新的突破，液压制动是继机械制动后的又一重大革新。

2 摩擦力非线性是主要缺陷

就中国目前的情况来看，汽车大多是以磁振式或者机械式ABS系统来制动的，在车速不快、路面情况并比较好、没有意外发生的情况下这种制动系统还是比较能保证车辆安全刹车的。但在现实生活中，难免会有各种意外状况的发生，当需要紧急制动的时候，这些系统的弊端就很明显。造成这些弊端最关键的一个因素是轮胎在刹车的时候，摩擦力呈现出比較显著的非线性关系，这种非线性关系会延迟汽车制动系统的奏效时间，遇到危急情况，一旦发生油门瞬间熄火和轮胎抱死导致汽车失控等情况，会致使汽车驾驶人员和相关人员处于非常危险的境地[1]。在道路结冰或者雨雪天气的时候，地面与车轮的摩擦力较之正常天气小了很多，而现在的车辆制动系统大多是基于日常情况亦即摩擦力正常范围的情况下设定的，很难满足这种特殊状态下的需求。

以上两种情况在生活中是非常常见的，无论是紧急刹车还是路面情况不佳，都是驾驶员最需要制动系统的时候，但是当下的很多汽车却不能满足这种关键时刻的制动要求。

3 针对传统制动系统的改进办法

前面已经论述了当前大部分汽车在制动时面临的问题和弊端，具体解决办法的探究也就集中在，如何使车辆的制动功能强弱随着不同情况下的需求发生相应的变化。之前有研究人员提出，通过调节制动的控制参数，使之由固定的参数转为可变的参数来解决这个问题。传统汽车在刹车过程中，从触发刹车开始到车辆完全静止的所需要的路程与刹车时的车速处于正比例关系，因为控制系数是无法改变的，无论在什么情况下，刹车距离和时间几乎完全由车辆的行驶速度所决定。现在这种能够改变控制参数的神经优化控制网络方法，主要是通过搭建控制网络和变参数控制两个部分来实现的。在第一个部分中，先假定存在着的N个控制信号中的一个是A，经过反馈机制的练习之后得到实际参数，将所有的N个控制信号都经过反馈机制来计算出具体数值，通过这样不断重复的过程就可以得到一个由这些数值所组成的控制网络[3]。

第二个部分是与变参数控制的调节相关的。在第一部分中，已经计算出每一个控制参数和总的控制参数的误差。接下来需要做的是在不同情况下将制动系数调整为与之适应的范围，亦即使汽车的刹车效果真的能做到在不同的情况下可大可小，适应不同的需求。这需要对搭建控制网络时的参数输出层进行调整，即变化它的权重系数。具体的调整过程时按搭建控制网络的参数的误差来计算的，假设那N个参数的误差为Wi，总误差为W，要达到调整的效果，需要反向调整Wi自身的变化梯度，从而达到缩小误差、收拢整个控制网络的目的，然后根据逐层递减法推理出每个输出信号的修正公式，使输出信号的误差经过该公式的调整得到有效控制。

4 优化网络的应用前景

对现代人尤其是年轻人而言，追求的是新鲜和刺激，喜欢探索外部世界，对交通工具特别是汽车的需求是不容小觑的。而对中年人而言，无论是日常代步还是出远门，汽车都是生活中的必需品。所以汽车行业方兴未艾，前景很好。人们在选购汽车的时候，首选因素就是安全，如果某一个品牌的汽车能在安全性能方面有特别亮眼的表现的话，会成为自身在市场竞争中的一个巨大优势。从各种交通事故的调查和报道中可以看出，车速过快、路面状况不好等是发生各种事故的重要因素。而这些因素的根源就在于汽车在制动系统方面面临的窘迫现状，所以汽车的安全问题集中在如何优化制动系统，使车辆在刹车时能迅速有效地及时停下。

5 结束语

对人民生命财产的安全而言极为重要的制动系统目前却面临着非常严重的问题，主要原因在于轮胎在刹车时的摩擦力呈现非线性关系，并不是一个可控性很强的线性关系，这也就直接导致制动系统会在刹车时有时间延迟。在关键时刻，这种延迟会出现非常严重的后果，严重时甚至会发生车轮抱死的危险情况。而在路面情况不佳的时候，现有的制动系统因为无法改变的制动参数，在刹车时也会有很多问题。如何在路面较滑，摩擦力较小的情况下安全制动，是一个亟需解决的问题。

参考文献：

[1]王锋，范小彬，金柯，et al.基于路面识别的汽车制动防抱死优化控制[J].计算机仿真，2017（03）.

[2]杨亚，陶红艳，余成波.基于Matlab的自适应控制技术在车辆制动中的应用[J].重庆理工大学学报（自然科学），2017（07）：69-74.

[3]马一迪，赵小惠，刘俊俊，et al.汽车急刹车操作制动控制器优化设计仿真[J].计算机仿真，2017（07）.