基于模糊差动制动的运动型多功能汽车防侧翻控制
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ａｎｄ ｔｈｅ ｄａｍｐｉｎｇ ｖａｌｕｅ ｏｆ
ｆ南ｎｔ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ
ｒｅａｒ
ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ
ｗａｓ
ｄｏｎｅ ｕｓｉｎｇ ＡＤＡＭＳ／Ｉｎｓｉｇｈｔ，ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｏｐｔｉＩｎａｌ ｇｍｕｐｓ
ｏｎｅ
ｏｆ ｓｔｉ饪ｈｅｓｓ ａｎｄ ｄａｍｐｉｎｇ ｖａｌｕｅ ｗｅｒｅ
ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｔｈＩＤｕｇｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．Ａｔ ｌａｓｔ，ｔｈｅ
主题词：ＳＵＶ侧翻 中图分类号：Ｕ４６１．９１
差动制动
模糊ＰＩＤ控制
文献标识码：Ａ文章编号：１０００—３７０３（２００８）０１—００１３—０４
ｏｎ
Ａｎｔｉ—ＲｏＵｏｖｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｂａｓｅｄ
Ｆｕｚｚｙ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｂｒａｌ【ｉｎｇ ｆｏｒ ＳＵＶ
Ｊｉｎ Ｚｈｉｌｉｎ，Ｗｅｎｇ Ｊｉａｎｓｈｅｎｇ，Ｈｕ Ｈａｉｙａｎ
一】６一
万方数据
・设计・计算・研究・
基于多体系统动力学的微型客车
操纵稳定性ＤＯＥ优化设计
杨兴龙１’３林逸２金叙龙３秦
民３ （１．吉林大学；２．北京理工大学；３．中国第一汽车集团公司技术中心）
【摘要】利用多体系统动力学软件ＡＤＡＭＳ建立了某微型客车动力学模型，并应用该模型对整车操纵稳定性进 行了仿真分析。结合仿真数据利用ＡＤＡＭＳ／Ｉｎｓｉｇｈｔ模块对前、后悬架系统中的刚度和阻尼进行了正交ＤＯＥ优化，通 过对优化结果的分析提出前、后悬架系统刚度值和阻尼值的３组合理匹配组合，最后通过３种组合在试验样车上的 主观评价结果确定了前、后悬架刚度值和阻尼值。
ｍａｄｉａｎ Ｍ［１ ３采用模糊逻辑控制通过调节半主动悬架
动产生直接横摆力矩进行了防侧翻控制研究。随着 制动防抱死系统、电子制动力分配装置、汽车稳定 控制系统等技术在汽车中的广泛应用，对制动力的 控制变得越来越容易，而且制动过程可以降低车 速、减小横向力以及横摆力矩。因此，差动制动控制 成为一种非常有效的抗侧翻控制措施。 本文针对由高速紧急操纵引起的ＳＵＶ侧翻，进 行了基于模糊ＰＩＤ差动制动的防侧翻控制研究。为 了更加真实反映ＳＵＶ的侧翻动态性能，建立了一个 非线性４自由度汽车侧翻模型，设计了模糊ＰＩＤ控 制器及电控机械制动（ＥＭＢ）机构，实现了差动制动 控制策略的力矩输出。
该型ＳＵＶ以初始车速１００ ｋｍ／ｈ行驶时的最坏 行驶工况载荷转移率曲线如图５ｄ所示。从图中可 知，不控制时汽车在１．６６ ｓ时发生侧翻；固定ＰＩＤ参 数控制和模糊差动制动控制都能使汽车避免侧翻， 但模糊差动制动控制时最大载荷转移率比不控制 时减少５８．１％，比固定ＰＩＤ参数控制减少３７．６％。
时间／ｓ
（Ｎａｎｊｉｎｇ 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｉｎ
ｏｒｄｅｒ
ｔｏ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｅｍｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ
Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ）
ａｖｏｉｄ ｍＵｏｖｅｒ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｏｆ ｓｐｏｒｔ
ｕｔｉｌｉｔｙ ｖｅｈｉｃｌｅｓ（ＳｕＶ）ｄｕｒｉｎｇ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｍａｎｏｅｕｖｒｅｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ
ｍａｋｅ ｆｕＵ
ｕｓｅ
ｐｒｏｄｕｃｅ ｙａｗ
ｍｏｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｐｒｅｖｅｎｔ ｔｈｅ ＳＵＶ
ｃａｎ
ｏｆ
ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｒｅｓｐｏｎ８ｅ
ｃｈａｍｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ＥＭＢ，ａｎｄ
ｆ而ｍ ｒｏｌｌｉｎｇ ｕｎｄｅｒ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｍａｎｏｅｕｖｒｅｓ．
汽车技术
，ｚ／ｋｇ．ｍ２
４ ５１０
Ｏ．０７０
该型ＳＵＶ在大回转试验工况下以初始车速８５ ｋｍ／ｈ行驶时的载荷转移率曲线如图５ａ所示。从图 中可知，不控制时最大载荷转移率为Ｏ．８７；固定ＰＩＤ 参数控制时最大载荷转移率为０．６３；模糊差动制动 控制时最大载荷转移率为０．３８，即比不控制时减少 ５６．３％，比固定ＰＩＤ参数控制时减少３９．７％。
ｇｒｏｕｐ ｏｆ
ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｓｔｉｆＥｈｅｓｓ ａｎｄ ｄａｍｐｉｎｇ ｖａｌｕｅ ｗａｓ
ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ
ｔｏ
ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ
ｓｕｂｊｅｃｔｉｖｅ
ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ
ｏｎ
ｔｅｓｔ
ｖｅｈｉｃｌｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＭｉＩｌｉ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｃａｒ，Ｈａｎｄｌｉｎｇ
Ｙａｎｇ ｘｉｎｇｌｏｎｇ¨，Ｌｉｎ
ｘｕｌｏｎ矿，Ｑｉｎ
Ｍｉｎ３
（１．Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ；２．Ｂｅｉｊｉｎｇ 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】１ｈｅ
ｄｙｎａｍｉｃ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
０ｆ Ｔｅｃｂｎｏｌｏｇｙ；３．Ｃｈｉｎａ ＦＡＷ Ｃｆｏｕｐ Ｃｏ巾ｏｒａｔｉｏｎ Ｒ＆Ｄ Ｃｅｎｔｅｒ）
ｃａｒ
ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｍｉｎｉ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ
２００８年第ｌ期
ＳＵＶ侧翻模型建立
２．１车体侧翻模型 考虑制动过程中汽车纵向速度的变化，建立了 如图ｌ所示的４自由度汽车侧翻模型，模型包括汽 车的纵向运动、侧向运动、横摆运动以及侧倾运动。 研究中忽略侧向风和非簧载质量侧倾的影响，而将 汽车悬架等效为抗侧倾弹簧和阻尼，根据牛顿定律 可得汽车侧翻系统的微分方程： 一１３—
ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｉｎ出ｅ
ｓｐｅｅｄ，ａ ｆｕｚｚｙ ｄｉｆ［＇ｅｒｅｎｔｉａｌ ｂｒａｋｉｎｇ ｃｏｎｔｒ０１
ｓ妇ｔｅｇｙ
ｉｓ
ｐｒｏｐｏｓｅｄ
ｓｔｒａｔｅｇｙ，ｃｏｎｓｉｄ画ｎｇ
ｔｈｅ ｎｏｎ＿ｌｉｎｅａｒ
ｏｎ
ｉｎｎｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｉｒｅ，ａ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｌＤｌｌｏｖｅｒ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｆｏｕｒ ｆｂｅｄｏｍ ｔｈｅ １０ａｄ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｒａｔｉｏ
（ａ）大回转工况
（ｂ）车道变换工况
（ａ）大回转工况
一－未控制
（ｂ）车道变换工况
（ｃ）“鱼钩”试验工况
（ｄ）最坏行驶工况
图４典型试验工况前轮转角输入
褂 潍 蛑 牲 镉
５．２仿真结果 选取某型ＳＵＶ在４种不同工况下进行仿真，参
时Ｉ司／ｓ
数值见表３所列，凰＝２０００、ＫＩ＝５０、Ｋ。＝１００。
表３某ＳＵＶ车辆参数
主题词：微型客车操纵稳定性悬架 中图分类号：Ｕ４６１．６ 文献标识码：Ａ
刚度
阻尼
文章编号：１０００—３７０３（２００８）Ｏｌ一００１７—０５
Ｈａｎｄｌｉｎｇ ＤｏＥ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
Ｍｉｎｉ
Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ Ｃａｒ
Ｍｕｌｔｉ—ＢｏｄＶ ＳＶｓｔｅｍ ＤＶｎａｍｉｃｓ
Ｙｉ２，Ｊｉｎ
ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，Ｓ吣ｐｅ璐ｉｏｎ，ＳｔｉｍＩｅｓｓ，Ｄａｍｐｉｎｇ
Байду номын сангаас
１前言
悬架的匹配工作是汽车产品开发过程中的重 ｂ．ＥＭＢ系统比传统液压制动系统响应快，能 更好的满足紧急操纵工况下差动制动抗侧翻的实 时性要求。 ｃ．采用模糊差动制动控制策略对汽车侧翻进 行控制，既有强鲁棒性和智能性，又有稳态特性好、 控制精度高且容易实现的优势；该策略控制系统比 不带控制系统以及固定ＰＩＤ参数控制系统的抗侧 翻性能均有较大的改善。
ｗａｓ
ｂｕｉｌｔ ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ＡＤＡＭＳ ｓｏｆｔｗａｒｅ．ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ
ｍｏｄｅｌ
ｖａｌｉｄａｔｅｄ ａｂｏｖｅ，ｔｈｅ ｈａｎｄｌｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｗａｓ ｄｏｎｅ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ，ＤＯＥ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｉｆｈｅｓｓ
３５．４％。
该型ＳＵＶ以初始车速８５ ｋＩＩｌ，／ｈ在“鱼钩”试验 工况下行驶的载荷转移率曲线如图５ｃ所示。从图中 可知，模糊差动制动控制时最大载荷转移率比不控 制时减少５１．９％，比固定ＰＩＤ参数控制减少３８．３％， 而且比固定ＰＩＤ参数控制更快趋于平稳。
Ｍ
Ｂ
５典型工况分析
５．１汽车侧翻试验工况 根据紧急操纵引起的汽车侧翻实际情况， ＮＨＴＳＡ模拟了４种典型试验工况来评价汽车动态 抗侧翻安全性能ｊ所选择的４种工况前轮转角输入 如图４所示。
ｏｎ
Ｄｅｃｉｓｉｏｎ
ａｎｄ Ｃｏｎｔｍｌ．
５徐延海．基于主动转向技术的汽车防侧翻控制的研究．汽 车工程，２００５（５）：５１８—５２１．
６ Ｃｈｅｎ Ｂ，Ｐｅｎｇ Ｈ．ＤｉｆｆｅＩ℃ｎｔｉａｌ一Ｂｒａｋｉｎｇ—Ｂａｓｅｄ Ｒｏｌｌｏｖｅｒ Ｐｒｅｖｅｎ— ｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｐｏｎ Ｕｔｉｌｉｔｙ
万方数据
万方数据
万方数据
・设计・计算・研究・ 规则如表２所列，模糊推理采用ＭＡＸ—ＭＩＮ规则，选 择控制器类型为Ｍａｍｄａｎｉ型，去模糊化采用重心法 求取‘８１。
表２模糊逻辑控制规则
该型ＳＵＶ以初始车速８５ ｋ腓儡进行变车道工 况行驶，该工况模拟了汽车行驶时紧急避让障碍物 工况，其载荷转移率曲线如图５ｂ所示。从图中可 知，模糊差动制动控制时，最大载荷转移率比不控
２
的阻尼来减小侧倾角，但半主动悬架阻尼调节范围 有限，在恶劣工况下控制效果不明显；Ｓａｍｐｓｏｎ等［２．３］ 提出了带液压的主动横向稳定杆抗侧翻最优控制， 但主动横向稳定杆不仅价格昂贵，而且在中小型汽 车上安装非常困难；Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ Ｂ等ｈ５１研究了基于主 动转向应用线性参考模型的ＬＱ方法控制侧翻，但 主动转向控制改变了驾驶员的操作意图，不适合高 速紧急操纵工况下防侧翻；Ｃｈｅｎ Ｂ．等［６］基于差动制
ｍ／ｋｇ １ ９８８ ｍ。／ｋｇ ｌ ６６３ Ｉ盔／ｍ １．１５ ６／ｍ １．４３ ＾／ｍ ０．４ ＾。。／ｍ Ｏ．８
（ｃ）“鱼钩”试验工况
（ｄ）最坏行驶工况
图５典型工况下仿真结果
Ｃｆ
厶／ｋｇ・ｍ２
７５３
☆。／Ｎ・ｒａｄ一１
５６ ９５７ ｃ。／Ｎ・ｓ・ｒａｄ一１ ３ ４９６
０．０５５
Ｃ
６结束语
针对ＳＵＶ在高速紧急操纵情况下引起的侧翻， 进行了基于模糊ＰＩＤ差动制动的防侧翻控制研究， 可以得出： ａ．所建立的４自由度非线性汽车侧翻模型能 描述制动过程中车体纵向速度的变化以及轮胎与 地面附着力的非线性影响，更能真实反映ＳＵＶ在高 速转弯制动时的侧翻规律。
参
１
茎蓄薹煮瑟鬣淼妻鬈霎薹
提出若干组悬架刚度和阻尼值的匹配组合并在同
３李显生，等．应用主动横向稳定器降低汽车侧倾角的研究． 公路交通技术，１９９６（１２）．
４
Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ Ｂ，Ｇａｆｖｅｎ Ｍ．Ｕｎｔｒｉｐｐｅｄ ＳＵＶ ＲｏⅡｏｖｅｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ
Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｌ４３ｒｄ ＩＥＥＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｂａｈａｍａｓ，２００４：５４６ １～５４６６．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＳＵＶ，ＲｏＩＩｏｖｅｒ，Ｄｉａ奄ｒｅｎｔｉａｌ ｂｒａⅪｎｇ，Ｆ毗ｚｙ—ＰＩＤ ｃｏｎｔｒｏＩ
１前言
多功能运动型汽车（ＳＵＶ）因具有越野车的动力 性、通过性以及轿车的舒适性而倍受欢迎，然而， ＳＵＶ侧翻安全问题往往是用户购车时的主要顾虑。 汽车侧翻分２种类型：绊倒型侧翻和紧急操纵引起 的非绊倒型侧翻。通常，ＳＵＶ发生的后一种侧翻造 成的危害是非常致命的。美国国家公路交通安全管 理局最新统计数据表明，ＳＵＶ在抗侧翻安全星级评 定试验下平均侧翻概率达２８％以上，远大于客车以 及轿车侧翻概率。 为了降低侧翻事故率，提高汽车安全性能，Ａｈ—
≯≮
Ｚ Ｓ
ＮＢ ＭＢＺ ＳＭｚ ｓＳＭ ｚＺｓ
ＮＭ ｓＢｚ ｓＢｓ ｚｓＭ ｚｚＭ
Ｎｓ ｚＢｓ ｓＭｓ ＳｚＢ ＢｚＢ
ＺＥ ｚＢｚ ｚＢｓ ｓＺＢ ＢｚＢ
ＰＳ ｚＢｓ ＳＢｓ ＭｚＢ ＢｚＢ
ｍｆ
ｓＢｚ ＭＭｓ ＭｓＭ ＢＺＢ
船
ＭＢｚ ＭＭＺ ＢＳＭ ＢｚＳ
制时减少４７．４％，比采用固定ＰＩＤ参数控制减少
・设计・计算・研究・
基于模糊差动制动的运动型多功能汽车防侧翻控制
金智林
翁建生 胡海岩
（南京航空航天大学）
【摘要】为了提高ＳｕＶ高速紧急操纵下防侧翻性能，提出了基于模糊差动制动控制的防侧翻控制策略。研究中 考虑轮胎非线性因素的影响，建立了４自由度非线性汽车侧翻模型，并通过横向载荷转移率负反馈设计了参数自整 定的模糊ＰＩＤ控制器，以驱动电控机械制动系统（ＥＭＢ）产生抗横摆力矩防止汽车侧翻。典型工况下的算例分析结果 表明，该控制策略能充分发挥ＥＭＢ响应快的特性，防止ＳＵＶ高速紧急操纵下侧翻。
ｄｅｇｒｅｅｓ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｕｚｚｙ—ＰＩＤ ｃｏｎｎＤｌｌｅｒ ｂａｓｅｄ
ｔｏ
ｆｅｅｄｂａｃｋ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｉｎ ｏｒｄｅｒ
ｔｈｅ ｃｏｎｔｍｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ
ｔｏ
ｄｒｉｖｅ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｍｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｂｒａｋｅ （ＥＭＢ）ｓｙｓｔｅｍ
ｆ南ｎｔ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ
ｒｅａｒ
ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ
ｗａｓ
ｄｏｎｅ ｕｓｉｎｇ ＡＤＡＭＳ／Ｉｎｓｉｇｈｔ，ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｏｐｔｉＩｎａｌ ｇｍｕｐｓ
ｏｎｅ
ｏｆ ｓｔｉ饪ｈｅｓｓ ａｎｄ ｄａｍｐｉｎｇ ｖａｌｕｅ ｗｅｒｅ
ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｔｈＩＤｕｇｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．Ａｔ ｌａｓｔ，ｔｈｅ
主题词：ＳＵＶ侧翻 中图分类号：Ｕ４６１．９１
差动制动
模糊ＰＩＤ控制
文献标识码：Ａ文章编号：１０００—３７０３（２００８）０１—００１３—０４
ｏｎ
Ａｎｔｉ—ＲｏＵｏｖｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｂａｓｅｄ
Ｆｕｚｚｙ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｂｒａｌ【ｉｎｇ ｆｏｒ ＳＵＶ
Ｊｉｎ Ｚｈｉｌｉｎ，Ｗｅｎｇ Ｊｉａｎｓｈｅｎｇ，Ｈｕ Ｈａｉｙａｎ
一】６一
万方数据
・设计・计算・研究・
基于多体系统动力学的微型客车
操纵稳定性ＤＯＥ优化设计
杨兴龙１’３林逸２金叙龙３秦
民３ （１．吉林大学；２．北京理工大学；３．中国第一汽车集团公司技术中心）
【摘要】利用多体系统动力学软件ＡＤＡＭＳ建立了某微型客车动力学模型，并应用该模型对整车操纵稳定性进 行了仿真分析。结合仿真数据利用ＡＤＡＭＳ／Ｉｎｓｉｇｈｔ模块对前、后悬架系统中的刚度和阻尼进行了正交ＤＯＥ优化，通 过对优化结果的分析提出前、后悬架系统刚度值和阻尼值的３组合理匹配组合，最后通过３种组合在试验样车上的 主观评价结果确定了前、后悬架刚度值和阻尼值。
ｍａｄｉａｎ Ｍ［１ ３采用模糊逻辑控制通过调节半主动悬架
动产生直接横摆力矩进行了防侧翻控制研究。随着 制动防抱死系统、电子制动力分配装置、汽车稳定 控制系统等技术在汽车中的广泛应用，对制动力的 控制变得越来越容易，而且制动过程可以降低车 速、减小横向力以及横摆力矩。因此，差动制动控制 成为一种非常有效的抗侧翻控制措施。 本文针对由高速紧急操纵引起的ＳＵＶ侧翻，进 行了基于模糊ＰＩＤ差动制动的防侧翻控制研究。为 了更加真实反映ＳＵＶ的侧翻动态性能，建立了一个 非线性４自由度汽车侧翻模型，设计了模糊ＰＩＤ控 制器及电控机械制动（ＥＭＢ）机构，实现了差动制动 控制策略的力矩输出。
该型ＳＵＶ以初始车速１００ ｋｍ／ｈ行驶时的最坏 行驶工况载荷转移率曲线如图５ｄ所示。从图中可 知，不控制时汽车在１．６６ ｓ时发生侧翻；固定ＰＩＤ参 数控制和模糊差动制动控制都能使汽车避免侧翻， 但模糊差动制动控制时最大载荷转移率比不控制 时减少５８．１％，比固定ＰＩＤ参数控制减少３７．６％。
时间／ｓ
（Ｎａｎｊｉｎｇ 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｉｎ
ｏｒｄｅｒ
ｔｏ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｅｍｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ
Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ）
ａｖｏｉｄ ｍＵｏｖｅｒ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｏｆ ｓｐｏｒｔ
ｕｔｉｌｉｔｙ ｖｅｈｉｃｌｅｓ（ＳｕＶ）ｄｕｒｉｎｇ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｍａｎｏｅｕｖｒｅｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ
ｍａｋｅ ｆｕＵ
ｕｓｅ
ｐｒｏｄｕｃｅ ｙａｗ
ｍｏｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｐｒｅｖｅｎｔ ｔｈｅ ＳＵＶ
ｃａｎ
ｏｆ
ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｒｅｓｐｏｎ８ｅ
ｃｈａｍｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ＥＭＢ，ａｎｄ
ｆ而ｍ ｒｏｌｌｉｎｇ ｕｎｄｅｒ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｍａｎｏｅｕｖｒｅｓ．
汽车技术
，ｚ／ｋｇ．ｍ２
４ ５１０
Ｏ．０７０
该型ＳＵＶ在大回转试验工况下以初始车速８５ ｋｍ／ｈ行驶时的载荷转移率曲线如图５ａ所示。从图 中可知，不控制时最大载荷转移率为Ｏ．８７；固定ＰＩＤ 参数控制时最大载荷转移率为０．６３；模糊差动制动 控制时最大载荷转移率为０．３８，即比不控制时减少 ５６．３％，比固定ＰＩＤ参数控制时减少３９．７％。
ｇｒｏｕｐ ｏｆ
ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｓｔｉｆＥｈｅｓｓ ａｎｄ ｄａｍｐｉｎｇ ｖａｌｕｅ ｗａｓ
ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ
ｔｏ
ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ
ｓｕｂｊｅｃｔｉｖｅ
ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ
ｏｎ
ｔｅｓｔ
ｖｅｈｉｃｌｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＭｉＩｌｉ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｃａｒ，Ｈａｎｄｌｉｎｇ
Ｙａｎｇ ｘｉｎｇｌｏｎｇ¨，Ｌｉｎ
ｘｕｌｏｎ矿，Ｑｉｎ
Ｍｉｎ３
（１．Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ；２．Ｂｅｉｊｉｎｇ 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】１ｈｅ
ｄｙｎａｍｉｃ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
０ｆ Ｔｅｃｂｎｏｌｏｇｙ；３．Ｃｈｉｎａ ＦＡＷ Ｃｆｏｕｐ Ｃｏ巾ｏｒａｔｉｏｎ Ｒ＆Ｄ Ｃｅｎｔｅｒ）
ｃａｒ
ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｍｉｎｉ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ
２００８年第ｌ期
ＳＵＶ侧翻模型建立
２．１车体侧翻模型 考虑制动过程中汽车纵向速度的变化，建立了 如图ｌ所示的４自由度汽车侧翻模型，模型包括汽 车的纵向运动、侧向运动、横摆运动以及侧倾运动。 研究中忽略侧向风和非簧载质量侧倾的影响，而将 汽车悬架等效为抗侧倾弹簧和阻尼，根据牛顿定律 可得汽车侧翻系统的微分方程： 一１３—
ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｉｎ出ｅ
ｓｐｅｅｄ，ａ ｆｕｚｚｙ ｄｉｆ［＇ｅｒｅｎｔｉａｌ ｂｒａｋｉｎｇ ｃｏｎｔｒ０１
ｓ妇ｔｅｇｙ
ｉｓ
ｐｒｏｐｏｓｅｄ
ｓｔｒａｔｅｇｙ，ｃｏｎｓｉｄ画ｎｇ
ｔｈｅ ｎｏｎ＿ｌｉｎｅａｒ
ｏｎ
ｉｎｎｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｉｒｅ，ａ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｌＤｌｌｏｖｅｒ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｆｏｕｒ ｆｂｅｄｏｍ ｔｈｅ １０ａｄ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｒａｔｉｏ
（ａ）大回转工况
（ｂ）车道变换工况
（ａ）大回转工况
一－未控制
（ｂ）车道变换工况
（ｃ）“鱼钩”试验工况
（ｄ）最坏行驶工况
图４典型试验工况前轮转角输入
褂 潍 蛑 牲 镉
５．２仿真结果 选取某型ＳＵＶ在４种不同工况下进行仿真，参
时Ｉ司／ｓ
数值见表３所列，凰＝２０００、ＫＩ＝５０、Ｋ。＝１００。
表３某ＳＵＶ车辆参数
主题词：微型客车操纵稳定性悬架 中图分类号：Ｕ４６１．６ 文献标识码：Ａ
刚度
阻尼
文章编号：１０００—３７０３（２００８）Ｏｌ一００１７—０５
Ｈａｎｄｌｉｎｇ ＤｏＥ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
Ｍｉｎｉ
Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ Ｃａｒ
Ｍｕｌｔｉ—ＢｏｄＶ ＳＶｓｔｅｍ ＤＶｎａｍｉｃｓ
Ｙｉ２，Ｊｉｎ
ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，Ｓ吣ｐｅ璐ｉｏｎ，ＳｔｉｍＩｅｓｓ，Ｄａｍｐｉｎｇ
Байду номын сангаас
１前言
悬架的匹配工作是汽车产品开发过程中的重 ｂ．ＥＭＢ系统比传统液压制动系统响应快，能 更好的满足紧急操纵工况下差动制动抗侧翻的实 时性要求。 ｃ．采用模糊差动制动控制策略对汽车侧翻进 行控制，既有强鲁棒性和智能性，又有稳态特性好、 控制精度高且容易实现的优势；该策略控制系统比 不带控制系统以及固定ＰＩＤ参数控制系统的抗侧 翻性能均有较大的改善。
ｗａｓ
ｂｕｉｌｔ ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ＡＤＡＭＳ ｓｏｆｔｗａｒｅ．ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ
ｍｏｄｅｌ
ｖａｌｉｄａｔｅｄ ａｂｏｖｅ，ｔｈｅ ｈａｎｄｌｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｗａｓ ｄｏｎｅ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ，ＤＯＥ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｉｆｈｅｓｓ
３５．４％。
该型ＳＵＶ以初始车速８５ ｋＩＩｌ，／ｈ在“鱼钩”试验 工况下行驶的载荷转移率曲线如图５ｃ所示。从图中 可知，模糊差动制动控制时最大载荷转移率比不控 制时减少５１．９％，比固定ＰＩＤ参数控制减少３８．３％， 而且比固定ＰＩＤ参数控制更快趋于平稳。
Ｍ
Ｂ
５典型工况分析
５．１汽车侧翻试验工况 根据紧急操纵引起的汽车侧翻实际情况， ＮＨＴＳＡ模拟了４种典型试验工况来评价汽车动态 抗侧翻安全性能ｊ所选择的４种工况前轮转角输入 如图４所示。
ｏｎ
Ｄｅｃｉｓｉｏｎ
ａｎｄ Ｃｏｎｔｍｌ．
５徐延海．基于主动转向技术的汽车防侧翻控制的研究．汽 车工程，２００５（５）：５１８—５２１．
６ Ｃｈｅｎ Ｂ，Ｐｅｎｇ Ｈ．ＤｉｆｆｅＩ℃ｎｔｉａｌ一Ｂｒａｋｉｎｇ—Ｂａｓｅｄ Ｒｏｌｌｏｖｅｒ Ｐｒｅｖｅｎ— ｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｐｏｎ Ｕｔｉｌｉｔｙ
万方数据
万方数据
万方数据
・设计・计算・研究・ 规则如表２所列，模糊推理采用ＭＡＸ—ＭＩＮ规则，选 择控制器类型为Ｍａｍｄａｎｉ型，去模糊化采用重心法 求取‘８１。
表２模糊逻辑控制规则
该型ＳＵＶ以初始车速８５ ｋ腓儡进行变车道工 况行驶，该工况模拟了汽车行驶时紧急避让障碍物 工况，其载荷转移率曲线如图５ｂ所示。从图中可 知，模糊差动制动控制时，最大载荷转移率比不控
２
的阻尼来减小侧倾角，但半主动悬架阻尼调节范围 有限，在恶劣工况下控制效果不明显；Ｓａｍｐｓｏｎ等［２．３］ 提出了带液压的主动横向稳定杆抗侧翻最优控制， 但主动横向稳定杆不仅价格昂贵，而且在中小型汽 车上安装非常困难；Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ Ｂ等ｈ５１研究了基于主 动转向应用线性参考模型的ＬＱ方法控制侧翻，但 主动转向控制改变了驾驶员的操作意图，不适合高 速紧急操纵工况下防侧翻；Ｃｈｅｎ Ｂ．等［６］基于差动制
ｍ／ｋｇ １ ９８８ ｍ。／ｋｇ ｌ ６６３ Ｉ盔／ｍ １．１５ ６／ｍ １．４３ ＾／ｍ ０．４ ＾。。／ｍ Ｏ．８
（ｃ）“鱼钩”试验工况
（ｄ）最坏行驶工况
图５典型工况下仿真结果
Ｃｆ
厶／ｋｇ・ｍ２
７５３
☆。／Ｎ・ｒａｄ一１
５６ ９５７ ｃ。／Ｎ・ｓ・ｒａｄ一１ ３ ４９６
０．０５５
Ｃ
６结束语
针对ＳＵＶ在高速紧急操纵情况下引起的侧翻， 进行了基于模糊ＰＩＤ差动制动的防侧翻控制研究， 可以得出： ａ．所建立的４自由度非线性汽车侧翻模型能 描述制动过程中车体纵向速度的变化以及轮胎与 地面附着力的非线性影响，更能真实反映ＳＵＶ在高 速转弯制动时的侧翻规律。
参
１
茎蓄薹煮瑟鬣淼妻鬈霎薹
提出若干组悬架刚度和阻尼值的匹配组合并在同
３李显生，等．应用主动横向稳定器降低汽车侧倾角的研究． 公路交通技术，１９９６（１２）．
４
Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ Ｂ，Ｇａｆｖｅｎ Ｍ．Ｕｎｔｒｉｐｐｅｄ ＳＵＶ ＲｏⅡｏｖｅｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ
Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｌ４３ｒｄ ＩＥＥＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｂａｈａｍａｓ，２００４：５４６ １～５４６６．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＳＵＶ，ＲｏＩＩｏｖｅｒ，Ｄｉａ奄ｒｅｎｔｉａｌ ｂｒａⅪｎｇ，Ｆ毗ｚｙ—ＰＩＤ ｃｏｎｔｒｏＩ
１前言
多功能运动型汽车（ＳＵＶ）因具有越野车的动力 性、通过性以及轿车的舒适性而倍受欢迎，然而， ＳＵＶ侧翻安全问题往往是用户购车时的主要顾虑。 汽车侧翻分２种类型：绊倒型侧翻和紧急操纵引起 的非绊倒型侧翻。通常，ＳＵＶ发生的后一种侧翻造 成的危害是非常致命的。美国国家公路交通安全管 理局最新统计数据表明，ＳＵＶ在抗侧翻安全星级评 定试验下平均侧翻概率达２８％以上，远大于客车以 及轿车侧翻概率。 为了降低侧翻事故率，提高汽车安全性能，Ａｈ—
≯≮
Ｚ Ｓ
ＮＢ ＭＢＺ ＳＭｚ ｓＳＭ ｚＺｓ
ＮＭ ｓＢｚ ｓＢｓ ｚｓＭ ｚｚＭ
Ｎｓ ｚＢｓ ｓＭｓ ＳｚＢ ＢｚＢ
ＺＥ ｚＢｚ ｚＢｓ ｓＺＢ ＢｚＢ
ＰＳ ｚＢｓ ＳＢｓ ＭｚＢ ＢｚＢ
ｍｆ
ｓＢｚ ＭＭｓ ＭｓＭ ＢＺＢ
船
ＭＢｚ ＭＭＺ ＢＳＭ ＢｚＳ
制时减少４７．４％，比采用固定ＰＩＤ参数控制减少
・设计・计算・研究・
基于模糊差动制动的运动型多功能汽车防侧翻控制
金智林
翁建生 胡海岩
（南京航空航天大学）
【摘要】为了提高ＳｕＶ高速紧急操纵下防侧翻性能，提出了基于模糊差动制动控制的防侧翻控制策略。研究中 考虑轮胎非线性因素的影响，建立了４自由度非线性汽车侧翻模型，并通过横向载荷转移率负反馈设计了参数自整 定的模糊ＰＩＤ控制器，以驱动电控机械制动系统（ＥＭＢ）产生抗横摆力矩防止汽车侧翻。典型工况下的算例分析结果 表明，该控制策略能充分发挥ＥＭＢ响应快的特性，防止ＳＵＶ高速紧急操纵下侧翻。
ｄｅｇｒｅｅｓ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｕｚｚｙ—ＰＩＤ ｃｏｎｎＤｌｌｅｒ ｂａｓｅｄ
ｔｏ
ｆｅｅｄｂａｃｋ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｉｎ ｏｒｄｅｒ
ｔｈｅ ｃｏｎｔｍｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ
ｔｏ
ｄｒｉｖｅ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｍｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｂｒａｋｅ （ＥＭＢ）ｓｙｓｔｅｍ