ABS 系統參考車速演算法
現在說起防抱死系統ABS，基本上底盤工程師都能巴拉一串的功能來，「Antilock Braking system，根據車輪轉速與車速進行比較，判斷當前車輪是否存在抱死滑移，從而對它進行必要的液壓幹預….」
這樣的理論非常的好理解。輪速由ABS模塊晶元計算獲得，定時採集四個輪速感測器所發出的脈衝信號，車輪一圈的脈衝數是固定的，對獲得的脈衝數進行微分就得到了車輪轉速，而轉速與車輪半徑的乘積就是車輪的線速度。
四個車輪的車速容易獲得，但整車的實際前進車速怎麼獲得？如上圖中的V 怎麼獲得，我們並沒有發現ABS系統中有額外的測速裝置，比如GSP第五輪等等裝置。實際上，實際車速V 的獲取還是依靠四個輪速獲取，今天我們就來聊一聊參考車速的幾種演算法。
一 從易到難
汽車有四個輪子，實際車速的演算法要複雜的多，為了增強帶入感，我們不妨先從簡單的摩托車入手。我們知道，車輛制動的時候重量會向前轉移，換句話說，制動的時候，前輪的貢獻要遠大於後輪。而摩托車只有一個前輪、一個後輪子，所以對於摩托車來說，那邏輯就很簡單了。後輪的輪速作為參考車速的依據而對前輪進行控制，相當於對後輪進行了實時限壓。損失一部分的後輪制動力來保證前輪足夠的制動力，而前輪纔是制動過程中的主角。
下圖為BMW 1200GS，也是寒星流口水中的一臺車，嘿嘿….
騎摩托車的都知道，彎道內，如果前輪抱死則必摔無疑，所以保證前輪不抱死是摩托車ABS 最重要的使命。
摩托車的ABS 控制邏輯很簡單，右手控制前輪、右腳控制後輪。
作為摩托車的ABS 是兩通道模塊，右手控制前輪、右腳控制後輪。
二 汽車的參考車速演算法
在瞭解了摩托車的參考車速演算法邏輯之後，我們來看看四輪汽車的演算法，其實對於汽車來說，制動時的重量轉移同樣存在，所以參考車速更多的還是依賴於後輪的計算，只不過有多種的校驗方式。
（1） 平均輪速法
顧名思義，平均輪速法，就是將兩個後輪的車輪速度取平均值作為參考車速。
V=(Vrr+Vrl)/2
平均車速法計算參考車速，最大的一個優勢就是準確度高！尤其在彎道內能真實的表達出車輛的真實車速。而且對路面的識別程度較高，比如對接、對開…都能很快的識別出來。當然事物都是有兩面性，平均車速法對兩個後輪的犧牲比較大，車輛的制動性能，最大減速度就打了折扣.
（2）最大車速法
最大車速法就是四個車輪中取最大輪速的作為參考車速的判斷依據。
V=Vfr
最大車速法的最大優點是無須路面識別，沒有高低選，另外幾乎不對車輪的制動力有犧牲。所以，最大減速度可以達到一個很高的水平。但最大車速法的缺點也很明顯，這種方法所確定的參考車速由於受到輪速調節的影響，與實際車速偏差較大，尤其在彎道內與實際車速的偏差更大。
（3）對斜率
斜率法通過對大量試驗數據的分析處理，確定車輛在各種制動工況下所能達到的平均減速度。以此為依據，在控制過程中，採集制動初始速度V0 進行路面狀況和制動工況識別後，確定車輛減速度a"，根據公式VT=V0+at 實時計算速度值作為參考車速。斜率法其實就是通過大量的實驗，確定了不同初速度，不同路面下的減速度擬合成了一個3D資料庫，在制動的時候根據初速度、加速度進行查值獲取下一時刻的速度值。
斜率法是早期的實驗室研究方法，在實際的工程中並沒有應用的價值。因為它的適應性實在太差了，只要所面對的路況、工況與Map中出現偏差，系統就會出現較大的誤差。比如如果從一個低附的冰面突然到了高附的瀝青路（對接路），系統根本無法判斷這種的工況，等再次建立起回饋，早已時過境遷….
（4）綜合法
綜合法是將最大輪速法和斜率法分別實時計算選取大者作為參考車速。該方法具有斜率法和最大輪速法的優點，同時不用設定初始速度，具有很好的穩定性和精度。但仍存在著需要路面識別，確定車身減速度的缺點，自適應能力較差。
（5）其他方法
在參考車速的計算中還有很多理論的方法，比如基於動力學模型的模擬演算法；基於卡爾曼濾波方法的遞推演算法等等。
三 總結
雖然對於參考車速的計算， 現在學術界存在多種的理論方法。但工程界考慮更多的還是在硬體、軟體上實施的可行性、演算法的穩定性。所以現在真正寫入程序，根植於硬體裏的還是以平均車速和最大車速法這些看似簡單卻有效的方法，畢竟車輛不是每次制動都是最大制動力。在達到最大制動力時有一個魯棒性不錯的模糊控制總比一個魯棒性很差的精確控制要好的多。
IND4汽車人平臺作者：寒星1999
推薦閱讀：
