汽车侧向稳定性控制器设计-任务书

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提高车辆稳定性控制系统STEERABILTY、横向稳定性和侧倾稳定性

提高车辆稳定性控制系统STEERABILTY、横向稳定性和侧倾稳定性摘要：车辆稳定性控制系统是一种主动的安全系统，为防止事故发生并利用微分制动器产生人工横摆力矩稳定车辆的机动而设计。

在本文中，为了提高车辆的操纵性，横向稳定性，和侧倾稳定性，每个参考横摆角速度的设计和组合到目标横摆角速度都取决于驾驶情况。

偏航角速度控制器的设计以及跟踪目标横摆角速度都是基于滑模控制理论。

横摆角速度控制器所需的总的横摆力矩以及每个制动器压力的合理分布，都由有效控制车轮决定。

估计算法是一种可以识别出滚动角和车身侧滑角的简化动力学模型和参数自适应的方法。

本文中所提出的车辆稳定性控制系统和估计算法的性能与仿真结果可以验证实验结果。

关键词：车辆稳定性控制系统，目标横摆角速度，角速度控制器，制动力分配，滚动角估计，车身侧滑角估计1.介绍有一个日益需求的主动安全系统,通过人工干预的方法以防止或减少事故的发生(You et al .,2006)。

这个系统超出仅仅最小化损失事故的被动安全概念,它的必要性日益被市场所公认。

因此, 近年来进行了不同的地面上车辆主动安全系统的研究。

尽管有其他替代技术保护车辆的稳定性,例如4 ws(四轮引导),AFS(主动前轮引导),后轮转向,和微分牵引(Song et al .,2007),最近的主流车辆安全系统是集中在制动差动和制动干预。

这主要是从硬件现有的可靠性和成本效率出发考虑得出的结果。

现有的技术成果有ABS(防抱死制动系统)和TCS(牵引力控制系统)以及在制动/加速度时持有车轮滑转线性滑动。

在这里假设车辆配备了差动制动系统,因此, 本文提出了车辆稳定控制系统主要研究通过生成与控制车辆的横摆力矩差动制动在四个车轮。

本文使用的横摆角速度是一个控制变量。

由于车辆的车身侧偏角可以使横摆角速度稳定控制在一个适当的参考横摆角速度，使车身侧滑角动力转变成稳定的内部动力（You et al .,2006）。

同样，翻车的风险可以通过稳定辊动力学和控制横摆率减轻。

汽车操纵稳定性实验指导书

汽车操纵稳定性实验指导书课程编号：课程名称：实验一汽车转向轻便性实验实验目的汽车的转向轻便性和操纵稳定性是现代汽车重要的使用性能，通过对实验了解和掌握测试系统的安装调试、基本实验方法并学会数据处理和运用理论知识对汽车操纵稳定性研究、评价。

以培养学生解决实际工程问题的能力。

二、实验的主要内容了解测试系统的组成和测试原理，汽车转向轻便性实验的数据的实时采集和处理。

测定汽车在低速大转角时的转向轻便性，与操纵稳定性其他试验项目一起，共同评价汽车的操纵稳定性。

采集测量变量及参数方向盘转角；方向盘力矩；方向盘直径。

三、实验设备和工具1．测量仪器汽车方向盘转角——力矩传感器汽车操纵稳定性数据采集和分析仪2．实验车辆小型客车一辆3．标明试验路径的标桩16个。

四、实验原理测定汽车在道路上进行转向行驶时，驾驶员作用在方向盘上的力矩和方向盘转角的变化关系评价汽车的转向操纵性能验方法和步骤1．实验准备试验场地应为干燥、平坦而清洁的水泥或柏油路面。

任意方向上的坡度不大于2％。

在试验场地上，用明显颜色画出双纽线路径（图1），双纽线轨迹的极坐标方程为：轨迹上任意点的曲率半径R为：当Ψ=0°时，双纽线顶点的曲率半径为最小值，即双纫线的最小曲率半径（m）应按试验汽车的最小转弯半径（m）乘以倍，并圆整到比此乘积大的一个整数来确定。

并据此画出双纽线，在双纽线最宽处、顶点和中点（即结点）的路径两侧共放置16个标桩（图1）。

标桩与试验路径中心线的距离，按汽车的轴距确：定，当试验汽车轴距大于时，为车宽一半加50cm，当试验汽车轴距小于或等于2m时，为车宽一半加30cm。

图1 双纽线路径示意图2．试验方法2．1接通仪器电源，使之预热到正常工作温度。

2．2汽车以低速直线滑行，驾驶员松开方向盘，停车后，记录方向盘中间位置及方向盘力矩零线。

2．3驾驶员操纵方向盘使汽车沿双纽线路径行驶。

车速为10土1km／h。

待车速稳定后，开始记录方向盘转角及力矩，并记录（或显示）车速作为监督参数，直到汽车绕双纽线行驶满三周。

提高车辆转向稳定性的车身主动侧倾控制研究

ＤＯＩ：１０．１３８７８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｎｕｉｓｔ．２０２３０１１２００１刘晓文１㊀徐晓美１㊀台永鹏１提高车辆转向稳定性的车身主动侧倾控制研究摘要车辆高速转向时，车身向弯道外侧倾斜，严重时会导致侧翻事故．针对此问题，开展了提高车辆转向稳定性的车身主动侧倾控制研究．首先建立了考虑横摆和侧倾运动的六自由度车辆动力学模型；然后确定了车辆在转向运动时的期望侧倾角，并以此为控制目标设计主动侧倾控制器，使车身实际侧倾角逼近期望侧倾角．在不同行驶工况下，仿真研究了车身侧倾角㊁乘员感知加速度和横向载荷转移率，并考察了实现主动侧倾控制所需的主动悬架功耗和由主动侧倾引起的悬架动挠度变化．研究结果表明：主动侧倾控制能实现车辆转向时实际侧倾角迅速逼近期望侧倾角，且在复杂行驶工况下依然能使车辆具有良好的行驶稳定性；主动侧倾控制减小了悬架的动挠度峰值，使乘员感知侧向加速度和横向载荷转移率都能快速接近零值，且实现主动侧倾的主动悬架功耗较小，保证了车辆的经济性能．关键词稳定性控制；主动侧倾控制；主动悬架；ＰＩＤ控制；ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中图分类号Ｕ４６３４文献标志码Ａ收稿日期２０２３⁃０１⁃１２资助项目江苏省第十四批六大人才高峰项目（ＪＸＱＣ⁃２５）作者简介刘晓文，男，硕士生，主要从事车辆系统动力学与控制研究．１２７５８５４０６０＠ｑｑ．ｃｏｍ徐晓美（通信作者），女，博士，教授，主要从事车辆系统动力学与控制等方面的研究工作．ｘｘｍ１２０４８０＠１２６．ｃｏｍ１南京林业大学汽车与交通工程学院，南京，２１００３７０　引言㊀㊀车辆高速转向时，由于车身向弯道外侧倾斜，不仅降低了驾乘人员的乘坐舒适性，而且还会导致侧翻事故，威胁驾乘人员的生命安全．为了改善这种状况，多种提高车辆转向稳定性的方法被提出［１⁃２］，包括：改变悬架刚度或阻尼系数［３⁃４］；在横向稳定杆上加入控制器，对横向稳定杆实施主动或半主动控制［５］；通过主动或半主动悬架对车身侧倾角和因侧倾引起的侧向力矩进行调节，即所谓的车身主动侧倾控制．车身主动侧倾是指在车辆转向行驶时，通过主动使车身向弯道内侧倾斜一定角度，以平衡车辆高速转向时因离心力作用而使车身向弯道外侧侧倾的侧倾力矩，从而达到提高车辆弯道行驶的平顺性和稳定性的目的［６⁃８］．车身主动侧倾的研究经历了从提出控制方法到方法验证，再到机构设计与方案实现等过程．Ｐｉｙａｂｏｎｇｋａｒｎ等［９］提出主动侧倾的两种控制方法，即ＲＨＣ（ＲｅｃｅｄｅＨｏｒｉｚｏｎＣｏｎｔｒｏｌ）和ＤＴＣ（ＤｉｒｅｃｔＴｉｌｔＣｏｎｔｒｏｌ），前者通过道路曲率的预瞄使车身的侧倾与驾驶员的转向操作产生同步，后者则采用侧倾机构直接将车辆侧倾至最佳角度．Ｐｈａ⁃ｎｏｍｃｈｏｅｎｇ等［１０］建立了车辆的六自由度横向动力学模型，针对ＤＴＣ方案能耗大㊁转向侧倾不同步等问题开展了优化研究．在此基础上，Ｊｅｏｎ等［１１］提出一种配备主动或半主动悬架的车辆侧倾模型，通过整车试验研究，验证了此主动侧倾车辆模型的估计精度．刘平义等［１２］提出一种主动侧倾角计算方法，得到用于平衡车辆稳态转向侧向力矩的车辆主动侧倾角，并通过一种窄型车辆的转向试验研究验证了所提出的主动侧倾角计算方法的可靠性．凌俊威［１３］提出一种慢主动悬架实现车身主动逆向侧倾控制，在不恶化平顺性的条件下，改善了车辆的操纵性和安全性．张曦月［１４］提出一种结合车辆行驶状态和道路信息的稳定边界辨识方法，基于动态约束的车辆侧向稳定性控制方法使车辆向内侧倾，并通过硬件在环试验，验证了所提控制策略能有效保证车辆在极限工况下行驶的稳定性．上述研究主要侧重于车辆侧倾模型以及主动侧倾控制算法的研究，并没有考虑路面状况和转向工况对主动侧倾效果的影响．本文以某两轴车辆为研究对象，主要探讨在不同路面激励和不同转向工况下主动侧倾车辆的车身侧倾角㊁乘员感知加速度和横向载荷转移率，并评价车身主动侧倾引起的悬架动挠度和悬架功耗，以期为车身主㊀㊀㊀㊀动侧倾控制提供理论参考．１㊀车辆动力学模型基于相关动力学理论和车辆受力与运动情况，建立包括车辆横摆与侧倾运动在内的六自由度车辆动力学模型．１１㊀两自由度转向模型图１为简化的两自由度线性转向模型．在此平面模型中，作如下假设：不考虑地面切向力对轮胎侧偏特性的影响；不考虑轮胎回正力矩以及轮胎侧偏特性的变化；不考虑空气阻力；不考虑转向系统的影响，车辆的转向输入为前轮转角；ｘ轴方向的车辆行驶速度ｖ不变．在此情况下，车辆只有沿ｙ轴方向的侧向运动和绕ｚ轴的横摆运动．图１㊀车辆侧向和横摆运动模型Ｆｉｇ１㊀Ｖｅｈｉｃｌｅｍｏｄｅｌｏｆｌａｔｅｒａｌａｎｄｙａｗｍｏｔｉｏｎｓ图１中：ａ，ｂ分别为质心到前㊁后轴的距离；Ｆｆ，Ｆｒ分别为前㊁后轮受到的侧向力；δ为前轮转角；ψ为横摆角位移．所建车辆动力学方程如式（１）和（２）所示：ｍ㊆ｙ＋ｍ̇ψｖ－ｍｓｈ㊆θ＝Ｆｆｃｏｓδ＋Ｆｒ，（１）Ｉｚ㊆ψ＝ａＦｆ－ｂＦｒ，（２）其中，Ｆｆ＝２ｃｆδ－̇ｙ＋ａ̇ψｖæèçöø÷，Ｆｒ＝２ｃｒ－̇ｙ－ｂ̇ψｖæèçöø÷，式中：ｍ为整车质量；ｍｓ为簧上质量；ｈ为质心至侧倾中心的垂向距离；θ为车身侧倾角；Ｉｚ为横摆转动惯量；ｃｆ，ｃｒ分别为前㊁后轮的侧偏刚度．１２㊀四自由度侧倾模型由于离心力作用，车辆在转向时会向弯道外侧倾斜，前㊁后轴左右两侧车轮的垂直载荷也会发生变化．因此，为更准确地分析车辆的转向运动，需要考虑车厢侧倾运动以及悬架和车轮受到的地面激励对车辆转向运动的影响．图２为考虑车身侧倾和垂向运动的四自由度车辆简化模型．图２㊀车辆垂向和侧倾运动模型Ｆｉｇ２㊀Ｖｅｈｉｃｌｅｍｏｄｅｌｏｆｖｅｒｔｉｃａｌａｎｄｒｏｌｌｍｏｔｉｏｎｓ图中：ｋｓ１，ｋｓ２分别为左㊁右悬架弹簧刚度；ｃｓ１，ｃｓ２分别为左㊁右悬架阻尼系数；ｆ１，ｆ２分别为左㊁右悬架可控阻尼力；ｍｕ１，ｍｕ２分别为左㊁右悬架簧下质量；ｚｕ１，ｚｕ２分别为左㊁右悬架簧下垂向位移；ｚｒ１，ｚｒ２分别为左㊁右车轮受到的地面垂直激励；ｚ为簧上质量的垂向位移．车辆侧倾运动动力学方程如式（３）所示：Ｉｘ㊆θ＝（Ｆｓ１－Ｆｓ２）ｄ＋ｍｓ（㊆ｙ＋̇ψｖ）ｈ＋ｍｓｇｈθｓｉｎθ＋Ｍｔ．（３）簧载质量垂向动力学方程如式（４）所示：ｍｓ㊆ｚ＝Ｆｓ１＋Ｆｓ２＋ｆ１＋ｆ２．（４）非簧载质量垂向动力学方程如式（５）所示：ｍｕ１㊆ｚｕ１＝－Ｆｓ１－ｋｔ１（ｚｕ１－ｚｒ１）－ｆ１，ｍｕ２㊆ｚｕ２＝－Ｆｓ２－ｋｔ２（ｚｕ２－ｚｒ２）－ｆ２，{（５）其中，Ｆｓ１＝－ｋｓ１（ｚｓ１－ｚｕ１）－ｃｓ１（̇ｚｓ１－̇ｚｕ１），Ｆｓ２＝－ｋｓ２（ｚｓ２－ｚｕ２）－ｃｓ２（̇ｚｓ２－̇ｚｕ２），ｚｓ１＝ｚ＋θｄ，ｚｓ２＝ｚ－θｄ，ｆ１＋ｆ２＝０，Ｍｔ＝ｆ１ｄ－ｆ２ｄ＝２ｆ１ｄ，ìîíïïïïïïïï式中：Ｉｘ为簧上质量绕ｘ轴的侧倾转动惯量；ｄ为车４２７刘晓文，等．提高车辆转向稳定性的车身主动侧倾控制研究．ＬＩＵＸｉａｏｗｅｎ，ｅｔａｌ．Ｉｍｐｒｏｖｅｖｅｈｉｃｌｅｓｔｅｅｒｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙｖｉａａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌ．辆轮距长度的一半；Ｍｔ为主动悬架控制力矩；ｋｔ１，ｋｔ２分别为左㊁右车轮垂向刚度．２㊀主动侧倾控制器设计２１㊀期望侧倾角主动侧倾即希望车辆在转弯时车身主动向弯道内侧倾斜，使车辆受重力产生的力矩与受离心力产生的力矩相抵消，从而保证车辆转弯行驶的稳定性，使乘员感知侧向加速度接近于零．由重力产生的力矩如式（６）所示：ＭＧ＝ｍｓｇｈｓｉｎθ．（６）由离心力产生的力矩如式（７）所示：Ｍｆ＝ｍｓ（㊆ｙ＋ｖ̇ψ）ｈｃｏｓθ．（７）当ＭＧ＝Ｍｆ且车辆稳态行驶时，ｙ轴上的加速度为零，此时为车辆转弯时的理想状态，由此可得车辆主动侧倾期望侧倾角［１５］：θｄｅｓ＝ａｒｃｔａｎ（ｖ̇ψ／ｇ）．（８）作为评价主动侧倾控制效果的重要评价指标，乘员感知侧向加速度由３部分组成，即重力加速度㊁车身侧倾加速度和侧向加速度［１６］，如式（９）所示：ａｐｅｒ＝㊆ｙｃｏｓθ＋ｈ㊆θ－ｇｓｉｎθ．（９）横向载荷转移率ＬＴＲ（ＬａｔｅｒａｌＬｏａｄＴｒａｎｓｆｅｒＲａｔｉｏ）常用来评价车辆转向时的抗侧翻能力［１７］，其表达如式（１０）所示：ｒＬＴＲ＝ｍｓ㊆ｙｈ＋Ｉｘ㊆θ－ｍｓｇｈθｍｓｇｄ．（１０）２２㊀控制器设计基于ＰＩＤ设计车辆的主动侧倾控制器，其主要控制思想为：在车辆进行转向时，由陀螺仪检测车身侧倾角，并将其与期望侧倾角比较，得到误差并反馈给ＰＩＤ控制器；控制器接收到误差信息后计算达到期望侧倾角所需要的主动侧倾控制力矩；控制力矩通过悬架作用传递给车身，车辆簧上和簧下部分分别受到悬架力矩的作用，使车辆达到转向离心力产生的力矩与侧倾力矩相等的理想状态，从而提高车辆转弯时的侧倾稳定性．控制器的性能通常由系统的响应时间㊁稳态误差以及峰值响应等指标进行评价．ＰＩＤ控制器的参数调节包括调节比例系数Ｋｐ㊁积分系数Ｋｉ和微分系数Ｋｄ．在调参过程中，往往是先确定Ｋｐ系数，以加快系统的响应时间，最快程度上消除系统误差；接着引用Ｋｉ参数消除稳态误差以使得被控对象的数值达到给定值并减小系统的振荡；最后加入适量大小的Ｋｄ参数，减小系统的超调和振荡，改善系统的稳定性．图３为主动侧倾控制系统框图．设定车辆动力学系统输入为车速ｖ和前轮转角δ，输出为实际侧倾角θ；两自由度转向模型输出的横摆角速度和ｙ轴上的位移作为四自由度侧倾模型的输入；由四自由度侧倾模型算出实际侧倾角θ，实际侧倾角θ与期望侧倾角θｄｅｓ的差值反馈给ＰＩＤ控制器；控制器输出控制力矩Ｍｔ到四自由度侧倾模型，控制力矩Ｍｔ的计算式如式（１１）所示．Ｍｔ＝Ｋｐｅ（ｔ）＋Ｋｉʏｔ０ｅ（ｔ）ｄｔ＋Ｋｄｄｅ（ｔ）ｄｔ，（１１）式中，ｅ（ｔ）为实际侧倾角与期望侧倾角的差值．图３㊀主动侧倾控制系统框图Ｆｉｇ３㊀Ｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ３㊀仿真结果及分析为验证所提出的控制策略与设计的控制器的有效性，在ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下，以地面激励模拟车辆行驶中的地面干扰，对车辆的转向侧倾稳定性进行仿真研究．３１㊀正弦路面激励下恒定车速变转角工况本节研究正弦路面激励下恒定车速和变前轮转角输入工况下车辆的转向稳定性问题．假设车辆以１０ｍ／ｓ的车速在幅值为００４ｍ㊁频率为００５６ｍ－１的正弦路面激励下行驶，前轮转角从π／３０逐渐增加至π／１５．图４ａ和４ｂ分别为在此工况下，无侧倾控制和有侧倾控制车辆侧倾角的变化，图４ｂ还给出了期望侧倾角．可见，无侧倾控制时车辆的侧倾角在车辆行驶过程中有较大幅度的波动，且侧倾角的稳定值远大于有侧倾控制时的侧倾角．在主动侧倾控制下，车身侧倾角很小，并且能在短时间内进入稳定状态，始终围绕期望侧倾角作小幅波动．前已述及，乘员感知侧向加速度表示乘员在车辆转向时的感知能力，也是反映车辆行驶侧向稳定５２７学报（自然科学版），２０２３，１５（６）：７２３⁃７３０ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０２３，１５（６）：７２３⁃７３０图４㊀汽车车身侧倾角Ｆｉｇ４㊀Ｒｏｌｌａｎｇｌｅｓｏｆｖｅｈｉｃｌｅｂｏｄｙ性的一个重要指标．乘员感知侧向加速度越接近于零，车辆的转向行驶侧向稳定性就越好．图５为乘员感知侧向加速度响应曲线．由图５可以看出，无侧倾控制车辆的乘员感知侧向加速度在转向开始时达到较大值，然后起伏变化，但无法在短时间内稳定到零值；对于有侧倾控制的车辆，乘员感知侧向加速度在小幅波动后，车身姿态得到迅速调节，０４５ｓ后主动侧倾控制力矩与离心力产生的力矩几乎相互抵消，使得乘客感知侧向加速度接近于零．横向载荷转移率也是评价车辆转向性能的重要指标，其大小越接近于０，车辆的转向稳定性越好，抗侧翻能力越强．图６为无侧倾控制和侧倾控制下车辆横向载荷转移率ＬＴＲ的变化情况．由图６可见，两条ＬＴＲ曲线在经过初始的波动后，无侧倾控制车辆的ＬＴＲ值始终在大幅度波动，而主动侧倾控制车辆的ＬＴＲ值在短时间内迅速减小，０５ｓ后趋于稳定并维持在零值附近不变，即主动侧倾控制显著降低了车辆的横向载荷转移，大大减小了车辆的侧翻风险．悬架动挠度是汽车行驶平顺性的重要评价指标．图７所示为有侧倾控制和无侧倾控制下左㊁右后悬架动挠度的响应曲线．由图７可以看出，当车辆以变化的前轮转角转向行驶时，相比于无侧倾控制车辆，有侧倾控制车辆后悬架的动挠度峰值也得到了有效控制．这说明在转向工况下，主动侧倾控制可以明显改善车辆的行驶平顺性．图５㊀乘员感知侧向加速度Ｆｉｇ５㊀Ｌａｔｅｒａｌａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｐｅｒｃｅｉｖｅｄｂｙｏｃｃｕｐａｎｔｓ图６㊀横向载荷转移率Ｆｉｇ６㊀Ｌａｔｅｒａｌｌｏａｄｔｒａｎｓｆｅｒｒａｔｉｏ３２㊀复合路面激励下变车速变转角工况本节研究复合路面激励下变车速和变前轮转角输入工况下车辆的转向稳定性问题．复合路面由Ｃ级路面和前述正弦路面叠加而成．假设车辆以幅值为π／３０的正弦转角在复合路面上行驶，且行驶速度在６ｓ内从１０ｍ／ｓ加速到１３ｍ／ｓ．图８ａ和８ｂ分别为在此工况下，无侧倾控制和有侧倾控制车辆侧倾角的变化，图８ｂ也给出了期望侧倾角．由图８可见：在车辆前轮转角和速度都发生变化时，无侧倾控制车辆的车身侧倾角与期望值相差较大且一直处于振荡中，这说明无侧倾控制车辆在复合路面激励下变道变速行驶时车辆的行驶稳定性较差；而在侧倾控制６２７刘晓文，等．提高车辆转向稳定性的车身主动侧倾控制研究．ＬＩＵＸｉａｏｗｅｎ，ｅｔａｌ．Ｉｍｐｒｏｖｅｖｅｈｉｃｌｅｓｔｅｅｒｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙｖｉａａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌ．图７㊀左㊁右后悬架动挠度Ｆｉｇ７㊀Ｄｙｎａｍｉｃｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｏｆｌｅｆｔａｎｄｒｉｇｈｔｒｅａｒｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｓ图８㊀汽车车身侧倾角Ｆｉｇ８㊀Ｒｏｌｌａｎｇｌｅｓｏｆｖｅｈｉｃｌｅｂｏｄｙ下，实际车身侧倾角能很好地逼近期望值，并在零值附近小幅波动，这说明即便是在复杂行驶工况下，主动侧倾控制车辆依然具有良好的行驶稳定性．图９和图１０分别为有㊁无主动侧倾控制下的乘员感知侧向加速度与车身横向载荷转移率．可以看出：当车辆行驶在复合路面上时，这两项指标都会因为地面干扰发生振荡变化，都在一定范围内波动，但无侧倾控制车辆的乘员感知侧向加速度和横向载荷转移率的波动范围更大，且所围绕波动的稳定值也较大；主动侧倾控制下的乘员感知侧向加速度和横向载荷转移率基本在零值上下波动．图１１为复合路面激励下有侧倾控制和无侧倾控制时左后悬架动挠度响应曲线．由图１１可以看出：车辆在复合路面激励下变速转向行驶时，无侧倾控制车辆的左后悬架动挠度一直在较大幅度范围内波动；而有侧倾控制车辆的左后悬架动挠度的幅值明显低于无侧倾控制车辆，且在４ｓ后，基本维持在一个小范围内波动．显然，主动侧倾车辆在复合路面激励下变速转向行驶时的悬架动挠度更小．图９㊀乘员感知侧向加速度Ｆｉｇ９㊀Ｌａｔｅｒａｌａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｐｅｒｃｅｉｖｅｄｂｙｏｃｃｕｐａｎｔｓ图１０㊀横向载荷转移率Ｆｉｇ１０㊀Ｌａｔｅｒａｌｌｏａｄｔｒａｎｓｆｅｒｒａｔｉｏ３３㊀主动悬架功耗评价主动侧倾车辆的经济性需要对主动悬架的功耗进行计算．假设车辆以固定速度和固定前轮转角在路面上转向行驶，忽略路面垂直激励的影响，对７２７学报（自然科学版），２０２３，１５（６）：７２３⁃７３０ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０２３，１５（６）：７２３⁃７３０图１１㊀左后悬架动挠度Ｆｉｇ１１㊀Ｄｙｎａｍｉｃｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｏｆｌｅｆｔｒｅａｒｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ主动侧倾控制系统进行仿真，考察主动侧倾车辆悬架的功耗．图１２为计算得到的主动悬架输出的控制力矩变化曲线．由图１２可知，每一侧悬架控制力矩约为１７００Ｎ㊃ｍ．由于悬架控制力矩是随时间变化的，所以可用积分法求主动悬架的功耗，如式（１２）所示：ʏｆ㊃（̇ｚ１－̇ｚ２）ｄｘ＝ʏＰｄｔ，（１２）式中：ｚ１，ｚ２分别表示簧上㊁簧下质量的位移量；ｆ表示悬架控制力．图１２㊀主动悬架控制力矩Ｆｉｇ１２㊀Ａｃｔｉｖｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｔｏｒｑｕｅ图１３为左侧悬架的功耗，右侧悬架功耗与左侧悬架相当．由图１３可知，左侧悬架的功耗在０１ｓ内迅速增大，经过小幅波动后达到稳定值，大小约为３００ｋＪ．显然，对于主动控制而言，此值是比较理想可行的，这表明主动侧倾在满足车辆稳定行驶的同时，能保证车辆良好的经济性能．如果需要减少功耗则需要减小悬架单位位移下的控制力大小，即在评价指标允许的合理范围内改变期望侧倾角，以使悬架单位位移下的控制力减小．图１３㊀左侧悬架功耗Ｆｉｇ１３㊀Ｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｌｅｆｔｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ４　结语基于某两轴车辆开展了车身主动侧倾控制研究，比较分析了有／无侧倾控制下车身侧倾角㊁乘员感知侧向加速度㊁横向载荷转移率㊁悬架动挠度的变化情况，并对主动侧倾控制下悬架功耗进行了计算，主要研究结论如下：１）在正弦路面激励㊁恒定车速㊁变前轮转角输入工况下，主动侧倾控制的车身侧倾角很小并且能在短时间内进入稳定状态，乘员感知侧向加速度和横向载荷转移率在小幅波动后都能迅速接近于零，悬架的动挠度峰值也能得到有效控制．２）在复合路面激励㊁变车速㊁变前轮转角输入工况下，主动侧倾控制的车身侧倾角㊁乘员感知侧向加速度和横向载荷转移率基本都在零值附近上下波动，悬架动挠度幅值明显低于无侧倾控制车辆．这表明，即便是在复杂行驶工况下，主动侧倾控制车辆依然具有良好的行驶稳定性和平顺性．３）主动侧倾控制车辆的悬架功耗较小，文中所研究车辆的悬架功耗约为３００ｋＪ，表明主动侧倾在满足车辆稳定行驶的同时，能保证车辆良好的经济性能．８２７刘晓文，等．提高车辆转向稳定性的车身主动侧倾控制研究．ＬＩＵＸｉａｏｗｅｎ，ｅｔａｌ．Ｉｍｐｒｏｖｅｖｅｈｉｃｌｅｓｔｅｅｒｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙｖｉａａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌ．参考文献Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ［１］㊀付翔，杨凤举，黄斌，等．主动后轮转向四轮独立驱动车辆的协调控制［Ｊ］．江苏大学学报（自然科学版），２０２１，４２（５）：４９７⁃５０５ＦＵＸｉａｎｇ，ＹＡＮＧＦｅｎｇｊｕ，ＨＵＡＮＧＢｉｎ，ｅｔａｌ．Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆａｃｔｉｖｅｒｅａｒｗｈｅｅｌｓｔｅｅｒｉｎｇａｎｄｆｏｕｒｗｈｅｅｌｉｎｄｅ⁃ｐｅｎｄｅｎｔｄｒｉｖｉｎｇｖｅｈｉｃｌｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０２１，４２（５）：４９７⁃５０５［２］㊀胡文，吴洋，陈盛钊，等．面向性能需求的动态调节消扭悬架参数匹配与动力学研究［Ｊ］．振动与冲击，２０１８，３７（２４）：１７２⁃１８０，２００ＨＵＷｅｎ，ＷＵＹａｎｇ，ＣＨＥＮＳｈｅｎｇｚｈａｏ，ｅｔａｌ．Ｐａｒａｍｅｔｅｒｍａｔｃｈｉｎｇａｎｄｋｉｎｅｔｉｃｓｔｕｄｉｅｓｏｆｄｙｎａｍｉｃｔｏｒｓｉｏｎ⁃ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＶｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄＳｈｏｃｋ，２０１８，３７（２４）：１７２⁃１８０，２００［３］㊀ＳｕｎＷ，ＬｉＹＮ，ＨｕａｎｇＪＹ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｖｅｈｉｃｌｅａｃｔｉｖｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉ⁃ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｉｎ⁃ｔｅｇｒａｔｅｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＶｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１７，２３（４）：５３９⁃５５４［４］㊀汪晓，于曰伟，周长城，等．渐变刚度板簧式轻卡悬架阻尼参数仿真设计［Ｊ］．计算机仿真，２０２０，３７（４）：１０７⁃１１２，２１４ＷＡＮＧＸｉａｏ，ＹＵＹｕｅｗｅｉ，ＺＨＯＵＣｈａｎｇｃｈｅｎｇ，ｅｔａｌ．Ｓｉｍ⁃ｕｌａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｄａｍｐｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｌｉｇｈｔｔｒｕｃｋｓｕｓ⁃ｐｅｎｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｇｒａｄｕａｌｒｉｇｉｄｉｔｙｌｅａｆｓｐｒｉｎｇ［Ｊ］．Ｃｏｍ⁃ｐｕｔｅｒＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ，２０２０，３７（４）：１０７⁃１１２，２１４［５］㊀邱香，吴新宇，陈正科，等．考虑状态获取的主动前轮转向与主动横向稳定杆多目标集成控制［Ｊ］．机械科学与技术，２０２２，４１（３）：３８６⁃３９３ＱＩＵＸｉａｎｇ，ＷＵＸｉｎｙｕ，ＣＨＥＮＺｈｅｎｇｋｅ，ｅｔａｌ．Ｍｕｌｔｉ⁃ｏｂ⁃ｊｅｃｔｉｖｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆａｃｔｉｖｅｆｒｏｎｔｓｔｅｅｒｉｎｇａｎｄａｃｔｉｖｅａｎｔｉ⁃ｒｏｌｌｂａｒｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｓｔａｔｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｍｅ⁃ｃｈａｎｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＡｅｒｏｓｐａｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒ⁃ｉｎｇ，２０２２，４１（３）：３８６⁃３９３［６］㊀ＭａｓｈａｄｉＢ，ＭｏｓｔａｇｈｉｍｉＨ．Ｖｅｈｉｃｌｅｌｉｆｔ⁃ｏｆｆｍｏｄｅｌｌｉｎｇａｎｄａｎｅｗｒｏｌｌｏｖｅｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎｃｒｉｔｅｒｉｏｎ［Ｊ］．ＶｅｈｉｃｌｅＳｙｓｔｅｍＤｙ⁃ｎａｍｉｃｓ，２０１７，５５（５）：７０４⁃７２４［７］㊀周辰雨，周猛，余强，等．基于Ｔ⁃Ｓ模糊方法的车辆主动悬架多目标控制研究［Ｊ］．公路交通科技，２０２１，３８（１０）：１４４⁃１５２ＺＨＯＵＣｈｅｎｙｕ，ＺＨＯＵＭｅｎｇ，ＹＵＱｉａｎｇ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎｍｕｌｔｉ⁃ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｖｅｈｉｃｌｅａｃｔｉｖｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＴ⁃Ｓｆｕｚｚｙｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｉｇｈｗａｙａｎｄＴｒａｎｓ⁃ｐｏｒｔａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，２０２１，３８（１０）：１４４⁃１５２［８］㊀ＹｏｕｎＩ，ＩｍＪ，ＴｏｍｉｚｕｋａＭ．Ｌｅｖｅｌａｎｄａｔｔｉｔｕｄｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅａｃｔｉｖｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｉｎｔｅｇｒａｌａｎｄｄｅｒｉｖａｔｉｖｅａｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＶｅｈｉｃｌｅＳｙｓｔｅｍＤｙｎａｍｉｃｓ，２００６，４４（９）：６５９⁃６７４［９］㊀ＰｉｙａｂｏｎｇｋａｒｎＤ，ＫｅｖｉｃｚｋｙＴ，ＲａｊａｍａｎｉＲ．Ａｃｔｉｖｅｄｉｒｅｃｔｔｉｌｔｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｓｔａｂｉｌｉｔｙｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆａｎａｒｒｏｗｃｏｍｍｕｔｅｒｖｅｈｉｃｌｅ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，５（２）：７７⁃８９［１０］㊀ＰｈａｎｏｍｃｈｏｅｎｇＧ，ＲａｊａｍａｎｉＲ．Ｎｅｗｒｏｌｌｏｖｅｒｉｎｄｅｘｆｏｒｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｔｒｉｐｐｅｄａｎｄｕｎｔｒｉｐｐｅｄｒｏｌｌｏｖｅｒｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０１３，６０（１０）：４７２６⁃４７３６［１１］㊀ＪｅｏｎＣ，ＮａＨ，ＹｏｕＳＨ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｖｅｈｉｃｌｅｒｏｌｌｍｏｄｅｌｆｏｒａｃｔｉｖｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅＫｏｒｅａｎＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉ⁃ｎｅｅｒｓ，２０２０，２８（２）：１０９⁃１１５［１２］㊀刘平义，柯呈鹏，高偌霖，等．主动侧倾车辆设计与试验［Ｊ］．汽车工程，２０２０，４２（１１）：１５５２⁃１５５７，１５８４ＬＩＵＰｉｎｇｙｉ，ＫＥＣｈｅｎｇｐｅｎｇ，ＧＡＯＲｕｏｌｉｎ，ｅｔａｌ．Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｅｓｔｏｆａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｖｅｈｉｃｌｅ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２０，４２（１１）：１５５２⁃１５５７，１５８４［１３］㊀凌俊威．基于一种慢主动悬架的车身主动侧倾控制系统仿真研究［Ｄ］．北京：北京理工大学，２０１６ＬＩＮＧＪｕｎｗｅｉ．Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｔｈｅａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎａｓｌｏｗ⁃ａｃｔｉｖｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ［Ｄ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１６［１４］㊀张曦月．基于稳定边界辨识的极限工况下车辆稳定性控制［Ｄ］．长春：吉林大学，２０２２ＺＨＡＮＧＸｉｙｕｅ．Ｖｅｈｉｃｌｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｂａｓｅｄｏｎｉｄｅｎｔｉｆｉ⁃ｃａｔｉｏｎｏｆｓｔａｂｉｌｉｔｙｂｏｕｎｄａｒｙｕｎｄｅｒｅｘｔｒｅｍｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｄ］．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ：ＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０２２［１５］㊀姚嘉凌，王蒙，李智宏，等．基于主动悬架的车辆主动侧倾控制研究［Ｊ］．机械强度，２０１８，４０（３）：５３４⁃５３９ＹＡＯＪｉａｌｉｎｇ，ＷＡＮＧＭｅｎｇ，ＬＩＺｈｉｈｏｎｇ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎａｕｔｏｍｏｂｉｌｅａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌｂａｓｅｄｏｎａｃｔｉｖｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｔｒｅｎｇｔｈ，２０１８，４０（３）：５３４⁃５３９［１６］㊀ＹｉｍＳ，ＫｉｍＮ，ＨｗａｎｇＳＷ，ｅｔａｌ．ＰｒｅｖｉｅｗｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｄｅｓｉｇｎｆｏｒａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌｗｉｔｈＶ２Ｖｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｄａｍｐｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏｎｔｒｏｌ，ＲｏｂｏｔｉｃｓａｎｄＳｙｓｔｅｍｓ，２０１７，２３（１２）：１０２０⁃１０２６［１７］㊀ＪｉｎＺＬ，ＺｈａｎｇＬ，ＺｈａｎｇＪＬ，ｅｔａｌ．ＳｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄＨ⁃ｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｒｉｐｐｅｄａｎｄｕｎｔｒｉｐｐｅｄｖｅｈｉｃｌｅｒｏｌｌｏｖｅｒ［Ｊ］．ＶｅｈｉｃｌｅＳｙｓｔｅｍＤｙｎａｍｉｃｓ，２０１６，５４（１０）：１４０５⁃１４２７ＩｍｐｒｏｖｅｖｅｈｉｃｌｅｓｔｅｅｒｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙｖｉａａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌＬＩＵＸｉａｏｗｅｎ１㊀ＸＵＸｉａｏｍｅｉ１㊀ＴＡＩＹｏｎｇｐｅｎｇ１１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅａｎｄＴｒａｆｆｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ㊀２１００３７，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｔｈｅｔｉｌｔｉｎｇｏｆｖｅｈｉｃｌｅｔｏｗａｒｄｓｔｈｅｏｕｔｓｉｄｅｏｆｔｈｅｃｕｒｖｅｃａｕｓｅｄｂｙｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｔｕｒｎｉｎｇｗｉｌｌｌｅａｄｔｏａｒｏｌｌ⁃ｏｖｅｒａｃｃｉｄｅｎｔｉｎｓｅｖｅｒｅｃａｓｅｓ．Ｔｏａｄｄｒｅｓｓｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｅＡｃｔｉｖｅＲｏｌｌＣｏｎｔｒｏｌ（ＡＲＣ）ｏｆｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｂｏｄｙｗａｓｓｔｕｄ⁃９２７学报（自然科学版），２０２３，１５（６）：７２３⁃７３０ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０２３，１５（６）：７２３⁃７３０ｉｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｓｔｅｅｒｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙ．ＡｖｅｈｉｃｌｅｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｗｉｔｈｓｉｘＤｅｇｒｅｅｓｏｆＦｒｅｅｄｏｍ（ＤＯＦｓ）ｗａｓｅｓ⁃ｔａｂｌｉｓｈｅｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｂｏｔｈｙａｗａｎｄｒｏｌｌｍｏｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｄｅｓｉｒｅｄｖｅｈｉｃｌｅｒｏｌｌａｎｇｌｅｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ，ａｎｄａｎａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｍａｋｅｔｈｅａｃｔｕａｌｒｏｌｌａｎｇｌｅａｐｐｒｏａｃｈｔｈｅｄｅｓｉｒｅｄｒｏｌｌａｎｇｌｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｏｏｂｔａｉｎｖｅｈｉｃｌｅｂｏｄｙｒｏｌｌａｎｇｌｅｓ，ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｐｅｒｃｅｉｖｅｄｂｙｏｃｃｕｐａｎｔｓａｎｄｔｈｅｌａｔｅｒａｌｌｏａｄｔｒａｎｓｆｅｒｒａｔｅｓ，ａｎｄｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆａｃｔｉｖｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｆｏｒｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｄｕｅｔｏｔｈｅａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｒｉｖｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＡＲＣｃａｎｍａｋｅｔｈｅａｃ⁃ｔｕａｌｒｏｌｌａｎｇｌｅｒａｐｉｄｌｙａｐｐｒｏａｃｈｔｈｅｄｅｓｉｒｅｄｒｏｌｌａｎｇｌｅ，ａｎｄｓｔｉｌｌｅｎｓｕｒｅｄｒｉｖｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙｕｎｄｅｒｃｏｍｐｌｅｘｄｒｉｖｉｎｇｃｏｎｄｉ⁃ｔｉｏｎｓ；ｔｈｅＡＲＣｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｐｅａｋｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｄｙｎａｍｉｃｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｌａｔｅｒａｌａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｐｅｒｃｅｉｖｅｄｂｙｏｃｃｕｐａｎｔｓａｎｄｔｈｅｌａｔｅｒａｌｌｏａｄｔｒａｎｓｆｅｒｔｏｚｅｒｏ；ｔｈｅｌｏｗｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｃｔｉｖｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｆｏｒｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌｅｎｓｕｒｅｓｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｓｅｃｏｎｏｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ｓｔａｂｉｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌ；ａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌ（ＡＲＣ）；ａｃｔｉｖｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ；ＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌ；ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ０３７刘晓文，等．提高车辆转向稳定性的车身主动侧倾控制研究．ＬＩＵＸｉａｏｗｅｎ，ｅｔａｌ．Ｉｍｐｒｏｖｅｖｅｈｉｃｌｅｓｔｅｅｒｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙｖｉａａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌ．。

《基于ESP与ABS协调控制的汽车转向稳定控制研究》范文

《基于ESP与ABS协调控制的汽车转向稳定控制研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车的安全性和稳定性问题日益受到人们的关注。

汽车转向稳定控制技术作为提高汽车行驶安全性和稳定性的重要手段，已经成为现代汽车技术研发的热点。

本文针对基于ESP（电子稳定程序）与ABS（防抱死刹车系统）协调控制的汽车转向稳定控制技术进行研究，旨在提高汽车的行驶稳定性和安全性。

二、ESP与ABS系统概述ESP系统是一种通过传感器实时监测车辆行驶状态，并通过控制系统对发动机和刹车系统进行干预，以保持车辆稳定性的技术。

而ABS系统则是一种通过控制刹车系统的刹车压力，防止车轮抱死，保持车轮与路面的附着力，从而提高刹车性能的技术。

两者在汽车行驶过程中均发挥着重要作用。

三、ESP与ABS的协调控制原理ESP与ABS的协调控制主要通过传感器实时监测车辆的状态信息，包括车速、加速度、方向盘角度等，然后通过控制系统对发动机和刹车系统进行干预，实现车辆转向稳定控制。

在车辆转向过程中，ESP与ABS协同工作，可以有效地提高车辆的行驶稳定性和安全性。

四、基于ESP与ABS协调控制的汽车转向稳定控制技术研究（一）控制策略设计在汽车转向过程中，基于ESP与ABS协调控制的汽车转向稳定控制技术采用分层控制策略。

首先，通过传感器实时获取车辆状态信息，然后通过上层控制器对车辆状态进行评估和预测，制定相应的控制策略。

下层控制器则根据上层控制器的指令，对发动机和刹车系统进行干预，实现车辆转向稳定控制。

（二）系统建模与仿真分析为了更好地研究基于ESP与ABS协调控制的汽车转向稳定控制技术，建立了车辆动力学模型、ESP模型、ABS模型等。

通过仿真分析，验证了该控制策略的有效性和可行性。

仿真结果表明，该控制策略可以有效地提高车辆的行驶稳定性和安全性。

五、实验验证与分析为了进一步验证基于ESP与ABS协调控制的汽车转向稳定控制技术的实际效果，进行了实车实验。

汽车操纵稳定性课程设计

汽车工程学A（I）课程设计题目：汽车的操纵稳定性研究与分析班级：姓名：学号：指导老师：目录摘要 (3)（一) 汽车的操纵稳定性简介及汽车的二自由度模型 (5)（二）二自由度汽车车身参数及相关条件 (5)（三）前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应和瞬态响应分析 (5)（1）前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应 (5)（2）前轮角阶跃输入下汽车的瞬态响应 (7)（四）轮胎侧偏刚度对操纵稳定性的影响分析 (12)（五）心得体会 (13)参考文献 (13)摘要本文通过实例详细描述了在Matlab环境下的车辆操纵稳定性仿真研究的实现过程，通过将汽车简化为二自由度模型，对某一具体车型进行了稳态和瞬态的响应分析，时域及频域分析及系统稳定性分析，仿真结果可为评价车辆的操纵稳定性及车辆参数的改进设计提供理论依据。

关键词: 操纵稳定性; 稳态响应; 横摆角速度; 质心侧偏角; 侧偏刚度Matlab/SimulinkAbstractThis paper presents a detailed case study on vehicle handling and stability performance analysis in Matlab software environment. The performances of one particular vehicle in steady and transient responses states, in time domain and frequency domain and system stabilities are analyzed based on thetwo-freedom model. The simulation results can be used in handling performance evaluation, and also in vehicle improvement design.Key words: handling stability; steady state response; yaw rate; sideslip angle; lateral stiffness；Matlab/Simulink一、汽车的操纵稳定性简介及汽车的二自由度模型汽车操纵稳定性分为操纵性和稳定性两方面。

车辆ABS控制器设计-任务书

毕业设计（论文）任务书学生姓名系部汽车工程系专业、班级指导教师姓名职称实验师从事专业汽车工程是否外聘□是√否题目名称车辆ABS控制器设计一、设计（论文）目的、意义目的：在汽车防抱死制动系统出现之前，汽车所用的都是开环制动系统。

其特点是制动器制动力矩的大小仅与驾驶员的操纵力、制动力的分配调节以及制动器的尺寸和型式有关。

由于没有车轮运动状态的反馈信号，无法测知制动过程中车轮的速度和抱死情况，汽车就不可能据此调节轮缸或气室制动压力的大小。

因此在紧急制动时，不可避免地出现车轮在地面上抱死拖滑的现象。

当车轮抱死时，地面的侧向附着性能很差，所能提供的侧向附着力很小，汽车在受到任何微小外力的作用下就会出现方向失稳问题，极易发生交通事故。

在潮湿路面或冰雪路面上制动时，这种方向失稳的现象会更加严重。

意义：汽车防抱死制动系统（Anti-lock Braking System简称ABS）的出现从根本上解决了汽车在制动过程中的车轮抱死问题。

它的基本功能就是通过传感器感知车轮每一瞬时的运动状态，并根据其运动状态相应地调节制动器制动力矩的大小以避免出现车轮的抱死现象，因而是一个闭环制动系统。

它是电子控制技术在汽车上最有成就的应用项目之一，汽车制动防抱死系统可使汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离，有效提高行车的安全性。

二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）（一）、主要内容1、熟悉DSPACE编程软件，对汽车动力学系统结构、原理进行分析研究2、制定较完善的控制方案和控制策略3、控制策略的仿真分析与试验验证（二）、要求1、了解ABS工作原理及ABS控制器的控制方法。

2、控制软件的仿真与试验分析。

三、设计（论文）完成后应提交的成果论文，软件程序，硬件设备四、设计（论文）进度安排（1）熟悉任务书，了解相关信息，准备资料，填写开题报告：第1~2周（2）DSPACE软件模块的学习：第3~6周（3）确定ABS控制器的详细控制策略及中期检查：第7~9周（4）ABS控制器的硬件及软件设计：第10~13周（5）运用软件进行仿真试验：第14周（6）毕业论文总结、评阅、审核及修改不足：第15~16周（7）为毕业论文答辩做准备及答辩：第17周五、主要参考资料1 余志生. 汽车理论（修订版）. 北京：机械工业出版社，19932 李朝禄. 汽车制动防抱装置（ABS）构造与原理. 刘荣华译. 北京：机械工业出版社，19953 柯愈治，谢怀喧等. 汽车防抱制动系统结构原理与检修. 北京：人民交通出版社，19984 潘旭峰. 现代汽车电子技术. 北京：北京理工大学出版社，19985 周云山，于秀敏. 汽车电控系统理论与设计. 北京：北京理工大学出版社，19996 张洪欣. 汽车系统动力学. 上海：同济大学出版社，19967司利增. 汽车防滑控制系统——ABS 与ASR. 北京：人民交通出版社，19968席裕庚。

三轴转向车辆侧向稳定性控制策略分析

ｓｉｄｅｓｌｉｐｎｇａｌｅ，ｚｅｒｏｖｅｈｉｃｌｅｓｉｄｅｓｌｉｐｎｇａｌｅｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙＷｓａｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｍａｉｎｃｈｒａａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｐａｒｍｅａ・ｔｅｓｒｏｆｔｈｅｔｗｏｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅｃｏｍｐｒｅａｄｂｙｑｕｎｔａｉｔａｔｉｖｅａｎｌｙａｓｉｓｕｓｉｎｇＭＡＴＬＡＢ，ａｎｄｔｈｅｅｓｒｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈｅｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙｗｉｔｈｔｈａｔｏｆｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃｌａａｎｌｙａｓｉｓ．
ＬＩＹａｏ—ｘｕ，ＷＡＮＧＹｕｎ—ｃｈａｏ，ＦＥＮＧＰｅｉ—ｆｅｌｎｇ
（ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，ＪｉｍｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｍｅｎｒｕｊｉａｎ３６１０２１，Ｃｈｉｎａ）
ｚｅｒｏｖｅｈｉｃｌｅｓｉｄｅｓｌｉｐａｎｌｅｇｃｏｎｔｒｏ１．Ｂｙｃｏｎｓｉｄｅｉｒｎｇｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｌａｔｅｒａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｗｈｏｌｅｖｅｈｉｃｌｅｓａｎｄａｎｌｙａｚｉｎｇ

汽车侧向稳定性控制器设计

摘要基于汽车主动制动侧向稳定系控制系统，使用的是汽车实际横摆角速度与驾驶员期望值的差值来判定汽车的稳态，同时引入了车辆质心侧偏角与经验值进行比较得到了另个一关于汽车转弯稳定的安全系数，希望由此改善和提高汽车在转弯过程中的操纵稳定性。

侧向稳定性控制系统判定车身状态不稳定时，可能是转向不足或者是转向过多。

当转向不足时系统将制动内侧后轮，转向严重不足时，同时制动多个车轮；当出现转向过多时，系统将制动外侧车轮，从而稳定车辆，保证驾驶员和乘客的安全。

为了提高汽车侧向稳定性控制这个目标，在控制过程中使用了汽车轮速传感器、方向盘转角传感器、横摆角和G传感仪等信号源，控制部分包括制动增压电机、两个吸入电磁阀、两个隔离电磁阀、四个车轮的增压和减压电磁阀。

通过相关算法，初步确定汽车稳定和各个信号之间的关系，并实现侧向稳定性的初步控制。

关键词：侧向稳定性；横摆角；转向不足；转向过多；制动；电磁阀ABSTRACTActive braking lateral stability based on cars,use of control system is car actual yaw-rate expectations and drivers to determine the difference in value of car,and introduced the steady-state traffic PianJiao and experience value centroid side got another comparison about turning a stable security coefficient car,hope this improvement and improve automobile in turning process manipulation stability.Lateral stability control system determine body state unstable,may be understeering or move on to too much.When understeer medial rear brake system when will seriously insufficient,steering wheel,and braking when more than;When there is too much,the system will be steering wheels,and brake lateral stability vehicles,ensure the safety of drivers and passengers.In order to improve the car lateral stability control this goal,in process control the automobile wheel speed sensors will be uesd,steering wheel Angle sensor,yaw angles and G sensing devices such as signal source,the control part includes braking pressurization motor,two inhaled solenoid valve,two separate solenoid valve,four wheels of intensification and decompression solenoid valves.Through the related algorithm, preliminarily determined each signal car stability and the relationship between the lateral stability,and realize the preliminary control.Key words:Lateral stability;Yaw angles;Understeer;Steering overmuch;Braking;Electromagnetic valve目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1侧向稳定性控制器的研究意义 (1)1.2侧向稳定性控制器的优点 (1)1.3国内、外的现状 (2)1.4研究内容 (2)第2章侧向稳定性控制器的结构原理和控制方法 (4)2.1汽车侧向稳定性控制器的结构组成 (4)2.1.1汽车侧向稳定性控制系统的工作原理 (4)2.1.2侧向稳定性控制车轮制动原理 (6)2.1.3质心侧偏角速度与汽车稳定性控制的联系 (6)2.1.4横摆角与汽车稳定性控制的联系 (7)2.2横摆角速度、质心侧偏角与汽车稳定性的控制策略 (8)2.2.1阀门值βΔ和Y+、Y-的确定 (9)2.3控制算法设定占空比 (11)2.4本章小结 (11)第3章硬件系统的选择与设计 (12)3.1控制器硬件系统概要 (12)3.2传感器的选择与电路设计 (13)3.2.1轮速传感器的选择与电路设计 (13)3.2.2方向盘转角传感器的选择 (14)3.2.3横摆角和G传感器总成的选择 (15)3.3液压电磁阀回路系统 (15)3.3.1液压控制单元结构 (15)3.3.2液压电磁阀控制回路 (16)3.3.3驱动电路的设计 (17)3.3.4驱动电路图 (18)3.4飞思卡尔MC9S12XS128单片机 (18)3.4.1飞思卡尔S12芯片A/D转化模块特点： (19)3.4.2PWM的主要特点 (19)3.5本章小结 (20)第4章软件设计 (21)4.1软件设计总体思路 (21)4.2方向盘转角（前轮转角）信号的采集 (22)4.3横摆角信号与侧向加速度信号的采集 (22)4.4轮速信号采集 (23)4.5PWM寄存器设置 (24)4.6判断稳定系控制程序的编写 (25)4.7本章小结 (28)第5章实验与分析 (29)5.1程序的下载 (29)5.2测试A/D、PWM和I/O (32)5.3侧向稳定性控制的实验 (32)5.4实验分析和结论 (34)5.5本章小结 (35)结论 (36)参考文献 (37)致谢 (38)第1章绪论1.1侧向稳定性控制器的研究意义在汽车数量急剧增长的今天，汽车安全性能越来中重要了，随着汽车使用率的增加，汽车交通事故率也随之直线上升。

混合动力轿车驱动工况下防滑与侧向稳定性控制算法

06
结论与展望
研究成果总结
混合动力轿车驱动工况下防滑与侧向稳定性控制算法的研发成功，为提高车辆的行驶安全性和操控性能提供了有效的技术手段。
通过实验验证，该算法能够在不的风险。
该算法的成功研发，为混合动力轿车在复杂道路条件下的安全、稳定行驶提供了重要的技术保障
THANK YOU
防滑控制算法是用于防止混合动力轿车在湿滑、结冰或其它低摩擦路面条件下发生车轮滑动的一种控制算法。
这种算法通常利用制动系统和动力系统作为控制手段，以保持车辆的稳定性和安全性。
基于制动系统的防滑控制策略
基于制动系统的防滑控制策略主要是通过调节制动力分配和制动力矩，以实现车轮的防滑控制。
这种策略通常采用制动优先的原则，即在车轮即将发生滑动时，通过增加制动力矩来降低车速，
从而减少滑动。
这种策略的优点是响应速度快，但可能会对车辆的舒适性产生一
定影响。
基于动力系统的防滑控制策略
基于动力系统的防滑控制策略主要是通过调节发动机输出扭矩和电机扭矩，以实现车轮的防滑控制。
这种策略通常采用扭矩矢量控制方法，即根据车辆的行驶状态和路面条件，对发动机和电机输出扭矩进行调节，以实现最优的动力学性能。
中的侧向稳定性。
侧向稳定性控制算法应用场景
03
混合动力轿车在驱动工况下，如加速、制动、转弯等情况下，
可以有效提高车辆的侧向稳定性。
基于横摆力矩控制的侧向稳定性控制策略
横摆力矩控制概述
通过控制车辆的横摆力矩，以改变车辆的横摆运动状态，提
高车辆的侧向稳定性。
横摆力矩控制策略
根据车辆的行驶状态和路面条件，计算所需的横摆力矩，并通过控制驱动/制动扭矩和差动制动等方式实现。

汽车侧向稳定性控制器的设计-开题报告

SY-025-BY-3
毕业设计开题报告
学生姓名
系部
专业、班级
指导教师姓名
职称
教授
从事专业
是否外聘是□√否□
题目名称
汽车侧向稳定性控制器的设计
一、课题研究现状、选题目的和意义（一）研究现状汽车侧向稳定性控制器的研究是从 ABS(Anti-locked Braking System)开始的。ABS 在 20 世纪 80 年代开始得到广泛应用，目前在国外已经发展成为一种非常成熟的技术。国内对 ABS 的研究始于 80 年代初，国内研制 ABS 的单位主要有东风汽车公司、交通部重庆公路研究所、重庆宏安 ABS 有限公司、陕西兴平 514 厂、西安公路学院等单位和部门。东风汽车公司从 80 年代初就开始研究 ABS，是较早研究 ABS 的厂家之一，现研究工作的主要目标是对国外的产品进行消化吸收，如将德国瓦布科公司的 ABS 装于 EQl45 型汽车上进行各种试验。重庆公路研究所相继开发出了两代 ABS 产品，第一代 ABS 的 ECU（Electronic Control Unit）采用了 280 芯片。第二代 ABS 产品为 FKX．AC I 型，该装置的 ECU 中的 CPU 微处理器采用了美国 INTEL 公司的 MCS．96 系列 8098 单片机，但距离满足实际应用仍有一定的差距。1998 年，重庆聚能汽车技术有限公司在国内首家推出适合中国国情的电子式 ABS 防抱装置，现已达到年产 50 万套的生产能力，是我国国内最大的 ABS 生产基地。电子稳定程序 ESP(Electronic Stability Program)是 90 年代初由德国奔驰公司开发的车辆稳定系统。从 1995 年至今，伴随着理论研究的不断深入和电子技术的发展，汽车稳定性控制得到了很大的发展，并开始作为选装件安装在一些中高档轿车上。德国 BOSCH 公司一直是这方面技术的领先者，无论是 ABS／ASR(Acceleration Slip Regulation ----驱动防滑系统)还是更先进的 ESP 系统，技术上都一直处于领先地位，为国际大多数汽车厂商供应 ABS／ASR／ESP 系统。1995 年，博世成为首家把 ESP 投入量产的公司，早在 1983 年，博世的工程师就通过优化的 ABS 控制系统来增强车辆在全力制动时的稳定性，博世在 1987 年注册了相关的专利，1991 年博世同戴姆勒-克莱斯勒公司开始联合开发该项目基地。 1995 年 3 月电子稳定控制系统开始批量生产。同年，ESP 成功用于梅赛德斯-奔驰汽车的 S 级车型上。在接下来的数年里，博世不断优化 ESP 的设计使得 ESP 开始广泛占领了轿车市场。目前，全球有 6 家汽车零部件制造商生产 ESP，他们是德国的博世，日本电装，日本