namiТруды НАМИTrudy NAMI0135-3152ФГУП «НАМИ»10.51187/0135-3152-2024-4-58-68nami-352Research ArticleАВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЕAUTOMOBILE DEVELOPMENTАнализ производительности антиблокировочной тормозной системы с применением алгоритмов управления ПИД и нечёткой логикиAnalysis of the anti-lock braking system efficiency when applying the PID control algorithm and fuzzy logicНгуенЧонг ДыкNguenChong Dyk

Нгуен Чонг Дык – магистрант

г. Москва 125319

Nguen Chong Dyk – master’s student

Moscow 125319

nguyentrongduc221999@gmail.comКарпухинК. Е.KarpukhinK. E.

Карпухин Кирилл Евгеньевич – канд. техн. наук, доцент, директор проекта

г. Москва 125438

Karpukhin K.E. – PhD (Eng), associate professor, project director

Moscow 125438

k.karpukhin@nami.ruВуХай КуанVuKhay Kuan

Ву Хай Куан – канд. техн. наук

г. Ханой 100000

Vu Khay Kuan – PhD (Eng)

Hanoi 100000

quanvh@haui.edu.vnНгуенХак МиньNguenKhak Min’

Нгуен Хак Минь – канд. техн. наук

г. Тхайнгуен 666

Nguen Khak Min’ – PhD (Eng)

Thai Nguyen 666

sothienminhcdl@gmail.comНгуенВан ХунгNguenVan Khung

Нгуен Ван Хунг – аспирант

г. Москва 125319

Nguen Van Khung – postgraduate

Moscow 125319

vanhunghvkt@gmail.comМосковский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)РоссияMoscow Automobile and Road State Technical University (MADI)Russian FederationГНЦ РФ ФГУП «НАМИ»РоссияFederal State Unitary Enterprise “Central Scientific Research Automobile and Automotive Engines Institute (FSUE “NAMI”)Russian FederationХанойский промышленный университетВьетнамHanoi University of Industry (HAUI)Viet NamТхайнгуенский технологический университетВьетнамThai Nguyen University of TechnologyViet Nam202401012025045868Copyright © Нгуен Ч., Карпухин К.Е., Ву Х., Нгуен Х., Нгуен В., 20252025Нгуен Ч., Карпухин К.Е., Ву Х., Нгуен Х., Нгуен В.Nguen C., Karpukhin K.E., Vu K., Nguen K., Nguen V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nami.elpub.ru/jour/article/view/352

Введение (постановка задачи и актуальность). Тормозная система в автомобиле играет чрезвычайно важную роль, и на протяжении всей истории автомобильной промышленности она постоянно совершенствовалась. Сегодня тормозная система с антиблокировочной системой (АБС) широко используется и является стандартной для автомобилей во всём мире. Методы управления тормозной системой изучались многими учёными с целью оптимизации эффективности процесса торможения. В данной статье исследуется и разрабатывается имитационная модель с использованием цифровых технологий для оценки производительности тормозной системы с применением ряда различных методов управления

Цель исследования – анализ производительности тормозной системы с АБС при применении различных методов управления посредством ряда оценок эффективности работы: времени торможения, тормозного пути и т.д. В статье представлены три различных метода управления с подробной оценкой и выбором наиболее эффективного.

Методология и методы

Методология и методы. Методы, используемые в данной работе, базируются на основных положениях теории автомобиля. Подробно анализируются характеристики тормозной системы в четырёх случаях, связанных с АБС, путём разработки и применения двух алгоритмов управления – ПИД-управления и нечёткой логики.

Результаты и научная новизна. Результаты анализа четырёх случаев показывают, что эффективность тормозной системы при применении метода ПИД-регулирования с критерием тормозного пути имеет лучший результат (27,59%) по сравнению с тормозной системой, не оснащённой АБС. Рассмотренный в статье метод ПИД-регулирования даёт наилучшие показатели для тормозной системы с АБС на автомобилях.

Практическая значимость

Практическая значимость. Результаты основаны на использовании различных методов управления, обеспечивающих принятие оптимальных решений для увеличения эффективности работы тормозной системы автомобиля с целью повышения уровня безопасности.

Introduction (problem statement and relevance). The braking system in a vehicle plays an extremely important role. Modern braking system technologies have been constantly improved throughout the history of the automotive industry development. Today, anti-lock braking system (ABS) are widely used and are standard for motor vehicles around the world. Methods to control the braking system in order to optimize the braking process efficiency have been studied by many scientists. This article investigates and develops a simulation model using digital technologies for evaluation of the braking system efficiency applying a number of different control methods.

The purpose of the study is to investigate the ABS efficiency when using different control methods by means of a number of operation efficiency evaluation indicators: braking time, braking distance, etc. The article represents three different control methods along with a detailed evaluation and selection of the most efficient one.

Methodology and research methods. The methods used in this study are based on the fundamental principles of the vehicle theory. The braking system characteristics are analyzed in detail in four ABS-related cases by means of development and application of two control algorithms: PID control and fuzzy logic.

Scientific novelty and results. The research results for the four cases show that the efficiency of the braking system when using the PID control method with the braking distance criterion has better results – 27.59% – compared to a braking system without ABS. The PID control method considered in the article gives the best results when studying braking systems with ABS on vehicles.

Practical significance. The results are based on application of different control methods in order to make optimal decisions to improve the efficiency of vehicle braking system use with a view to increase the vehicle safety level.

автомобильантиблокировочная система (АБС)нечёткая логикаконтроллерПИДmotor vehicleanti-lock braking system (ABS)fuzzy logiccontrollerPIDReferencesGlobal status report on road safety 2018. World Health Organization. URL: https://www.who.int/publications/i/item/9789241565684 (дата обращения: 30.10.2023).Global status report on road safety 2018. World Health Organization. Available at: https://www.who.int/publications/i/item/9789241565684 (accessed 30 October 2023).Dhanya K.R., Jeyanthi R. Automatic braking system with sensor fusion concept // International Journal of Emerging Trends in Engineering and Development. – 2012. – V. 3. – No. 2.Dhanya K.R., Jeyanthi R. Automatic braking system with sensor fusion concept. International Journal of Emerging Trends in Engineering and Development, 2012, vol. 3, no. 2.Кристальный С.Р., Попов Н.В., Фомичёв В.А. Проблемы функционирования антиблокировочных систем автомобилей, оснащённых средствами противоскольжения // Вестник Московского автомобильнодорожного государственного технического университета (МАДИ). – 2012. – № 2 (29). – C. 10a–17.Kristal’nyy S.R., Popov N.V., Fomichev V.A. [The functioning problems of anti-lock braking system on vehicles, equipped with means of anti-sliping]. Vestnik Mos kovskogo avtomobil’no-dorozhnogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta (MADI), 2012, no. 2 (29), pp. 10a–17. (In Russian)Oudghiri M., Chadli M., Hajjaji A.El. Robust fuzzy sliding mode control for antilock braking system // International Journal on Sciences and Techniques of Automatic Control. – 2007. – V. 1. – P. 13–28.Oudghiri M., Chadli M., Hajjaji A.El. Robust fuzzy sliding mode control for antilock braking system. International Journal on Sciences and Techniques of Automatic Control, 2007, vol. 1, pp. 13–28.Бахмутов С.В., Умницын А.А., Иванов В.Г. Создание алгоритма работы ABS электромобиля с возможностью гибридного торможения на основе slipslope-подхода при определении проскальзывания колёс / Сборник трудов Международного автомобильного научного форума (МАНФ-2018) «Технологии и компоненты интеллектуальных транспортных систем». – М.: ФГУП «НАМИ», 2018. – С. 200–210.Bakhmutov S.V., Umnitsyn A.A., Ivanov V.G. [Development of an algorithm for the operation of an ABS electric vehicle with hybrid braking capability based on the slip-slope approach to determining wheel slippage]. [Collection of proceedings of the International Automobile Scientific Forum IASF-2018) “Technologies and components of intelligent transport systems”]. Moscow, FSUE “NAMI” Publ., 2018, pp. 200–210. (In Russian)Jiang F., Gao Z. An application of nonlinear PIDcontrol to a class of truck ABS problems / Proceedings of the 40th IEEE Conference on Decision and Control (cat. no. 01CH37228). – 2001. – V. 1. – P. 516–521. DOI: 10.1109/CDC.2001.980154.Jiang F., Gao Z. An application of nonlinear PIDcontrol to a class of truck ABS problems. Proceedings of the 40th IEEE Conference on Decision and Cont rol (cat. no. 01CH37228), 2001, vol. 1, pp. 516–521. DOI: 10.1109/CDC.2001.980154.Ali H.I., Saeed A.H. Robust tuning of PI-PD controller for antilock braking system. Al-Nahrain Journal for Engineering Sciences. – 2017. – V. 20. – No. 4. – P. 983–995.Ali H.I., Saeed A.H. Robust tuning of PI-PD cont roller for antilock braking system. Al-Nahrain Journal for Engineering Sciences, 2017, vol. 20, no. 4, pp. 983–995.Mokarram M., Khoei A., Hadidi K. A fuzzy anti-lock braking system (ABS) controller using CMOS circuits // Microprocessors and Microsystems. – 2019. – V. 70. – P. 47–52. DOI: 10.1016/j.micpro.2019.05.001.Mokarram M., Khoei A., Hadidi K. A fuzzy antilock braking system (ABS) controller using CMOS circuits. Microprocessors and Microsystems, 2019, vol. 70, pp. 47–52. DOI: 10.1016/j.micpro.2019.05.001.Bakhmutov S.V., Ivanov V.G., Karpukhin K.E., Umnitsyn A.A. Creation of operation algorithms for combined operation of anti-lock braking system (ABS) and electric machine included in the combined power plant / IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. International Automobile Scientific Forum (IASF-2017) “Intelligent Transport Systems” 18–19 October 2017, Moscow, Russian Federation. – 2018. – V. 315. – P. 012003.Bakhmutov S.V., Ivanov V.G., Karpukhin K.E., Umnitsyn A.A. Creation of operation algorithms for combined operation of anti-lock braking system (ABS) and electric machine included in the combined power plant. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. International Automobile Scientific Forum (IASF-2017) “Intelligent Transport Systems”, 18–19 October 2017, Moscow, Russian Federation, 2018, vol. 315, p. 012003.Anti-lock braking system (ABS) modeling and simulation (Xcos). X-engineer.org. URL: https://x-engineer.org/anti-lock-braking-system-abs-modeling-simulation-xcos/ (дата обращения: 30.10.2023).Anti-lock braking system (ABS) modeling and simulation (Xcos). X-engineer.org. Available at: https://x-engineer.org/anti-lock-braking-system-abs-modeling-simulation-xcos/ (accessed 30 October 2023).Lakhemaru P., Adhikari S.P. Design and analysis of vehicle anti-lock braking system with fuzzy logic, bang-bang and PID-controllers // Himalayan Journal of Applied Science and Engineering. – 2022. – V. 3. – No. 1. – P. 8–17. DOI: 10.3126/hijase.v3i1.46941.Lakhemaru P., Adhikari S.P. Design and analysis of vehicle anti-lock braking system with fuzzy logic, bangbang and PID-controllers. Himalayan Journal of Applied Science and Engineering, 2022, vol. 3, no. 1, pp. 8–17. DOI: 10.3126/hijase.v3i1.46941.Wafi M. Modeling and simulation of ABS through different types of controllers using Simulink. URL: http://i-rep.emu.edu.tr:8080/jspui/bitstream/11129/5368/1/Wafimohammed.pdf (дата обращения: 30.10.2023).Wafi M. Modeling and simulation of ABS through different types of controllers using Simulink. Available at: http://i-rep.emu.edu.tr:8080/jspui/bitstream/11129/5368/1/Wafimohammed.pdf (accessed 30 October 2023).Yu F., Feng J.-Z., Li J. A fuzzy logic controller design for vehicle ABS with a on-line optimized target wheel slip ratio // International Journal of Automotive Technology. – 2002. – V. 3. – No. 4. – P. 165–170.Yu F., Feng J.-Z., Li J. A fuzzy logic controller design for vehicle ABS with a on-line optimized target wheel slip ratio. International Journal of Automotive Technology, 2002, vol. 3, no. 4, pp. 165–170.Что такое ПИД-регулятор и для чего он нужен. URL: https://lider-privod.ru/articles/chto-takoe-pid-regulyator-i-dlya-chego-on-nuzhen.html (дата обращения: 30.10.2023).[What is a PID controller and what is it for?]. Available at: https://lider-privod.ru/articles/chto-takoe-pid-regulyator-i-dlya-chego-on-nuzhen.html (accessed 30 October 2023). (In Russian)Thông số kỹ thuật VF5 Plus. Vinfast. URL: https://autocatalogarchive.com/wp-content/uploads/2023/01/VinFast-VF5-2022-VN.pdf (дата обращения: 30.10.2023).Thông số kỹ thuật VF5 Plus. Vinfast. Available at: https://autocatalogarchive.com/wp-content/uploads/2023/01/VinFast-VF5-2022-VN.pdf (accessed 30 October 2023).Vu H.Q., Nguyen A.N., Le V.Q., Nguyen X.Kh., Nguyen M.T. Modelling and simulation of automatic brake system of vehicle // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. – 2023. – V. 18. – No. 7. – P. 874–880.Vu H.Q., Nguyen A.N., Le V.Q., Nguyen X.Kh., Nguyen M.T. Modelling and simulation of automatic brake system of vehicle. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 2023, vol. 18, no. 7, pp. 874–880.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.