汽车底盘控制技术的研究

汽车底盘控制技术的研究

1 汽车底盘电子控制的理论基础和特征

汽车底盘最主要的功能就是让汽车按驾驶员的意愿作相应的加速、减速和转向运动。由图1可见,驾驶员是通过汽车里的操纵元件（转向盘、油门和制动踏板）来表达其意向，相应的执行量是前轮的转向角及车轮上的驱动力矩或制动力矩，真正起作用的是轮胎的纵向力和侧向力。汽车轮胎力的主要影响因素是路面的附着系数、车轮的法向力、车轮滑动（转）率和车轮侧偏角。因此，汽车底盘控制的基本思路和原理就是在给定的路面附着系数和车轮法向力的情况下对车轮滑动（转)率和侧偏角进行适当的影响和控制，来间接调控轮胎的纵向力和侧向力，最大限度地利用轮胎和路面之间的附着力，提高汽车的主动安全性、机动性和舒适性。

汽车底盘的电子控制是一个多系统相互影响，相互作用的复杂系统工程，具有以下特征.

图1 驾驶员、轮胎力和汽车运动的相互关系

（1）不同的控制系统经常共用同一传感器、执行机构、甚至电子控制单元。如轮速传感器的信号几乎被所有。的底盘控制系统所使用。

(2）同一个控制目标可由不同的控制系统单独或者共同来控制。如汽车在离散型路面上制动时方向稳定性可通过ABS、ESP、AFS和RWS来控制。

（3）同一个控制系统可能会对多个变量同时进行控制，并且拥有多个执行机构。如TCS的控制变量有车轮的滑转率和车轮的角加速度,其执行机构有发动机节气门开度的调节器和轮缸里制动液压的调节装置。

(4）同一个控制变量同时受不同的控制系统所控制。如车轮滑动率同时受ABS和ESP的控制。

2 汽车底盘常见的电子控制系统

2．1 汽车制动和驱动的电子控制系统

2．1．1 汽车防抱死制动系统ABS（antilock brake system)

汽车在制动过程中,当车轮滑动率在30％左右时，制动力系数最大(见图2).此时车轮能获得的地面制动力也最大。当制动力矩进一步增加，车轮滑动率将快速增大，制动力系数不但不再增大了，反而逐渐减小.显然，车轮滑动率在大于入时，制动力系数处于非稳定区域。因此希望将车轮滑动率控制在稳定区域里。从侧向力系数和滑动率的关系曲线可以看出,滑动率越小，侧向力系数越大。当车轮完全抱死时，其侧向力系数几乎为零，完全失去了承受侧向力的能力。当这种现象发生在前轮时,汽车失去转向能力；如果发生在后轮,汽车将发生后轴侧滑,失去稳定性。把滑动率保持在稳定区域里就是ABS的主要控制目标。