г. Ханой
Hanoi
Адрес для переписки:Нгуен Чунг КьенДай Нам Университетул. Сом, 1, Фу Лыонг Район, 100000, г. Ханой, Вьетнам Тел.: +84 941145058
nguyentrungkien@dainam.edu.vn
Address for correspondence:Nguyen Trung Kien Dai Nam UniversityNo 1, Xom Street, Phu Luong Ward, 100000, Ha Noi, Viet NamTel.: +84 941145058
nguyentrungkien@dainam.edu.vn
Антиблокировочные тормозные системы (АБС) широко применяются в современных автомобилях благодаря своей способности предотвращать блокировку колес при торможении, тем самым сохраняя управляемостьи обеспечивая требуемый уровень активной безопасности транспортного средства. АБС представляет собой сложную мехатронную систему, объединяющую гидравлические, механические и электрические компоненты под управлением отдельного электронного модуля. В данном исследовании представлен мультидисциплинарный подход к комплексному моделированию работы АБС легкового автомобиля с использованием программных пакетов AMESim Simcenter для анализа динамики гидравлических процессов и MATLAB Simulink для оценки продольной динамики автомобиля в тормозном режиме и анализа логики управления исполнительными механизмами. Четырехканальный гидравлический модулятор АБС смоделирован в программном пакете AMESim, где входным сигналом на электромагнитные клапаны является управляющий сигнал электронного блока управления, а выходным – давление в контурах тормозной системы. Субмодель Simulink получает в качестве входных данных информацию о величине давления в тормозных контурах и использует ее для расчета вероятности блокировки и последующего скольжения колес при определенном коэффициенте сцепления, образуя замкнутую систему комплексного моделирования. Для динамического регулирования тормозных сил в зависимости от условий скольжения предложен гибридный алгоритм управления модулятором АБС, сочетающий классический ПИД-регулятор с элементами математического аппарата нечеткой логики. Предложенная структура комплексного моделирования обеспечивает в режиме реального времени взаимодействие между механической частью АБС и ее программно-аппаратным модулем управления, где выходное давление от субмодели AMESim поступает в субмодель Simulink, а управляющий сигнал от Simulink приводит в действие определенную комбинацию электромагнитных клапанов модулятора субмодели AMESim. Для валидации модели и оценки эффективности «нечеткого» контроллера разработана экспериментальная установка и проведен натурный эксперимент. Результаты экспериментальных исследований показали, что система обеспечивает торможение автомобиля со скорости 90 км/ч без блокировки колес за 2,54 с на тормозном пути 30,48 м, что приблизительно на 8,5 и 6,5 % соответственно меньше аналогичных показателей при классической схеме управления гидравлическим модулятором АБС. Результаты моделирования практически совпали с экспериментальными данными, показав погрешность 4,4 % по времени торможения, менее 0,5 % по тормозному пути и 3,9 % по замедлению автомобиля, что свидетельствует о высокой точности математической модели и ее адекватности. Полученные данные подтверждают, что интеграция ПИД-регулятора с нечеткой логикой в цепь управления контроллера значительно улучшает характеристики АБС, обеспечивая эффективное и стабильное торможение в аварийных условиях при различных коэффициентах сцепления с дорогой.
The Anti-lock Braking System (ABS) has become an essential safety feature in modern vehicles due to its capability to prevent wheel lock during braking, thereby preserving vehicle stability and steering controllability. As a typical mechatronic system, ABS integrates hydraulic, mechanical, and electronic subsystems governed by an electronic control unit (ECU). This study proposes a multidisciplinary co-simulation framework for investigating the braking performance of a passenger vehicle equipped with ABS. The hydraulic behavior of the system is modeled using AMESim Simcenter, while the vehicle longitudinal dynamics and control strategy are implemented in MATLAB Simulink. In the AMESim environment, a fourchannel hydraulic ABS modulator is developed, where the ECU control signal serves as the input and the brake circuit pressure is generated as the output. This pressure signal is subsequently transmitted to the Simulink model, which utilizes it to evaluate wheel slip behavior under braking conditions at a specified tire–road adhesion coefficient, forming a closed-loop simulation architecture. To enhance braking efficiency under varying slip conditions, a hybrid control strategy combining a conventional PID controller with fuzzy logic is introduced. The proposed co-simulation structure enables real-time bidirectional interaction between the physical hydraulic subsystem and the control module: pressure outputs from AMESim are fed into Simulink, while control signals generated in Simulink are used to actuate the solenoid valves within the AMESim model. An experimental test rig was established to validate the proposed model and to assess the effectiveness of the control algorithm under real operating conditions. Experimental results demonstrate that the vehicle can decelerate from an initial speed of 90 km/h to a complete stop without wheel lock in approximately 2.54 seconds, corresponding to a braking distance of 30.48 meters. Compared with a conventional hydraulic ABS, the proposed control strategy reduces braking time and stopping distance by approximately 8.5 % and 6.5 %, respectively. Furthermore, a close agreement between simulation and experimental results is observed, with deviations of 4.4 % in braking time, less than 0.5 % in stopping distance, and 3.9 % in deceleration, confirming the accuracy and reliability of the developed model. The results indicate that the integration of PID control with fuzzy logic significantly enhances ABS performance, ensuring stable and effective braking under emergency conditions across varying road adhesion scenarios.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.