基于主動前輪轉(zhuǎn)向和ESP的協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、汽車的操縱穩(wěn)定性一直是車輛主動安全領(lǐng)域里的研究熱點(diǎn),隨著AFS、ESP等底盤電控產(chǎn)品的實(shí)車配置,電控產(chǎn)品的集成化是未來發(fā)展趨勢。本文在總結(jié)借鑒國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上,對主動前輪轉(zhuǎn)向(AFS)和電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP)進(jìn)行聯(lián)合控制,圍繞操縱穩(wěn)定性控制原理進(jìn)行車輛動力學(xué)控制研究。主要工作內(nèi)容如下:
　　 (1)車輛控制模型建模。建立包含縱向運(yùn)動、側(cè)向運(yùn)動、橫擺運(yùn)動、側(cè)傾運(yùn)動以及四個車輪圓周運(yùn)動在內(nèi)的八自由度車輛模型作為控制仿真的基礎(chǔ)；

2、考慮輪胎非線性因素的影響,采用Dugoff非線性輪胎模型計算輪胎受力。
　　 (2)主動前輪轉(zhuǎn)向(AFS)子系統(tǒng)建模。采用抗干擾,魯棒性較強(qiáng)的滑模變結(jié)構(gòu)控制方法設(shè)計主動轉(zhuǎn)向前輪控制器。控制策略上采用橫擺角速度單獨(dú)控制的方法,針對滑模變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)具有的抖動問題,采用飽和函數(shù)替代切換函數(shù),并利用邊界層的方法,削弱抖動。
　　 (3)電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP)子系統(tǒng)建模。采用魯棒性較強(qiáng)的模糊控制方法設(shè)計電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP)模糊控制

3、器。本節(jié)主要內(nèi)容是設(shè)計橫擺力矩模糊控制器及對制動力進(jìn)行分配。采用質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度聯(lián)合控制的方法,以車輛橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角實(shí)際值和理想值的偏差,作為模糊控制器的輸入,輸出為糾偏力矩,然后制定制動力的分配規(guī)則,通過分析車輛轉(zhuǎn)彎時的運(yùn)行狀態(tài),判斷車輛是處于過度轉(zhuǎn)向還是不足轉(zhuǎn)向,并結(jié)合方向盤轉(zhuǎn)角信息來建立控制規(guī)則,選擇控制制動力加于哪一個車輪,從而糾正車輛的過度或不足轉(zhuǎn)向,實(shí)現(xiàn)對車輛的操縱穩(wěn)定性控制。
　　 (4)協(xié)調(diào)控制器的

4、設(shè)計及對各系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。采用相平面法進(jìn)行協(xié)調(diào)控制設(shè)計,在β-β相平面劃分車輛的協(xié)調(diào)區(qū)域,不同的區(qū)域采取不同的控制策略,在穩(wěn)定域內(nèi)AFS獨(dú)立進(jìn)行工作,在非穩(wěn)定域ESP獨(dú)立進(jìn)行工作,在過渡區(qū)域AFS和ESP協(xié)調(diào)工作。
　　 最后,通過三個典型工況:前輪轉(zhuǎn)角正弦輸入工況、側(cè)向風(fēng)干擾工況和分離系數(shù)路面制動工況,來對主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(AFS)、電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP)、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真,采用操縱性、穩(wěn)定性、軌跡保持能力、縱向動力學(xué)