两种汽车稳定性控制策略的分析与比较_丁海涛

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ｓ ｅ ｓ ｔｗ ｏ ｃ ｏ ｎｔ ｒｏ ｌ ｓ ｔ ｒａ ｔｅ
ｅ ｓ ｗ ｅｒｅ ｃ ｏ ｎｄ ｕｃ ｔｅ ｄ
。
，
；
在外 前 轮施加 制动 力 用 于 抑 制 汽 车 的过 度 转 向 趋势
１
。
Ｓ
重力 加速 度
，
。
理 想 横 摆 角 速 度 跟 随策 略
一

考 虑 舰韻
＊
想 瞧 角 速度修正为
般认 为
，
汽 车 的 横摆 角 速 度 反 映 了 汽 车转 弯 的 剧 烈 程 Ｖ
。
；
飞
汽车 的 前 轮轮距
２
质心侧偏角 抑制 策 略
另
一
种 汽 车 稳 定 性控 制 的 思 路 认 为
，
，
车辆失稳时 汽车 的
质 心 侧 偏 角 会 迅 速增 大
只 要 控 制 汽 车 的 质 心 侧偏 角 在 很 小
；
尽管
目 前 许多 学 者 把
，
些 先 进 的 控 制 理 论 座嵐 到 汽 车 ＿ Ｇ
、
ｒ
？ 性二
且
自
由 度 车辆 模 型决 定 的 撗
揉角 連 度 稳
定性 控 制 中 制等
，
如
：
暴 优控 制
滑 模控 制
．
、
预测 控 制
、
模糊 控 态 增
但 从 车 辆 动 力 学 控 制 的 本质 上 看

．
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图
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２
理 想 横 摆 角速 度 跟 随 策 略
＊
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ｒ

ｒ

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－

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（
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ｒ
／

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‘
‘
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－
Ｖｖ
＼
摩 擦 条件的 限 制
＝
汽 车 理 想 的 横 摆角 速 度 只 能 沿 着
／

ｏ
Ｍ
￥
１
０
．
８
的 曲 线 随 着 车 速 的增 加 而下 降
．


０ ６
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＼
＼＼
ｗ
Ｘ Ｘ ／
当 汽 车 急 速 转 向 或 受 到 外 界 干扰 时
。
，
通 过 仿高 分 析 研 究 式 所 表 达的 理 想 横 摆 角 速 度 描 述 ＿ 是 车 辆 在 转 向 的 胖 对 其控 制 效 果 和线 性 区 内 的 特性 但避 须 注 意 到 蒙 定 行 驶 的 汽 车 所 产 生 的
（
１
。
，
，
应 用 时 遇 到 的 问 题 进 行 分析 和 对 比 横 撰 爾 速 度 不 餌 超越 车 辆 的 附 着 极 限
仿 真分 析
，
验证
其控制 效 果
，
并进 行
了
对比
分析
。
【
关 键词
】
汽 车 稳 定性 控 制
理 想横 摆 角 速 度
控制 策 略
状 态估计
Ａｎ ａ
ｌ
ｙ ｓ ｉｓ ａｎｄ Ｃ ｏｍ ｐ ａ ｒｉｓ ｏ ｎｏ ｆ Ｔｗ ｏ Ｋ ｉｎ ｄｓ ｏ ｆ Ｖ ｅｈ ｉｃｌｅ Ｓ ｔ ａ ｂ ｉｌｉ ｔｙ Ｃ ｏ ｎ ｔｒ ｏｌ Ｓ ｔｒ ａ ｔ ｅｇｙ
ｇ
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ｅ ｓ ｗ ｅ ｒｅ ｓ ｔｕ ｄｉ ｅ ｄ ａｎｄ ｃ ｏ ｍ
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．
Ｋ ｅ ｙ ｗｏｒ ｄ ｓ
：
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－
，
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ｃ ｖ ｅ ｈｉ ｃｌ ｅ ｓ ｔ ａ ｂｉｌ ｉｔ
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ｓ ｔｒａ ｔｅ ａｎｄ ｖ ｅ ｈｉｃ ｌ ｅ ｓ ｉ ｄｅ ｎ ｇ ｇ ｙ
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—“
“

来 保 障 车 辦 騎 性 ｏ
图
２
．
２
－
５
—
＝
ｒ
为 理 想横 摆 角 速 度 跟 随 策 略 的 控 制 框 图
，
通
＝
，
过 矩
一
个
，
ＰＩ Ｄ
调 节 器 决 策 应 施 加 到 车 辆 上 的 汽 车 横 摆 力
Ｑ
ＡＭ
，
然 后 通 过 液 压 控 制单 元 调 节 前 两 输 制 动 轮缸
１
。
一 一
＝
１
＝
＝
９
，
；
麵 ＃ 縣 转向 角 ５ 輔系 数 賺 觀 数ｏ 理 汽车 为例 随 着 车 速 的 增 加 想的 横摆 角 速
°
，
．
１
１
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＼ ＼ ＼＼ ＼
ｓ
，
，
度沿
°
３
＝

５
的 曲 线 增长
，
，
当 到达
４
点 时 由 于受 到路面
ｗ ｗｗ ｗ／ ／ ／／ Ｕ Ｕ ｕ Ｖ
＂
／／ ／
度
，
在 汽 车 质心 侧 備 角 不 太大 的 情 况 下 也 反 映 了 汽 车 的 运 行
。
引
＝
ｆ轨 迹
因此
，
许 多 学 者都 试 图 用
，
一
种 理 想 的 横 摆 角 速 度来 表
目
征 汽 车 横 摆 运动 的 理 想 狀 态
作 为 汽 车 稳 定 性来自百度文库的 拴制
标
。
）
通 常把 具 有 适 度 不 足 转 向
’
重 要 的 性 能之
。
基 于 对 极 限 状 态 下 车 辆动 力 学 的 深 人 研 特性 的 线 性二
一
自
由 度 车 辆 模 型决處 的 横 摆 角 速 度 稳 态 值 作 为
，
从 ２０ 世纪 ９ ０ 年 代 开 始 种 先 进 的 汽 车 主 动 安 舍 控 制 瑾想 的 汽 车横 撣 角 速 度 它悬 车 速 和 前 轮 转 向 角 的 函 数 装置 汽 车 稳 定 性控 制 系 统 开始 出 现 它 通 过 电 子 控 制 廣 Ｕ
：
：
，
否 则 汽 车 将无法 实 现
，
实 现汽 车 横 摆稳 金性 的 途 轻很多
制
、
，
主 要 包括
：
主 动 转 向 控 这
。
一
理 想横摆 角 速 度
，
。
在 摩 擦 系 数为 Ｍ 的 路 面 上
假设汽 车
前 后 轴 侧倾 力 矩 分 配控 制
，
以 及差 动 制 动 控 制 等
其 中 差 做稳 态 圆 周 运 动
Ｄ
１
．
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，
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，
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２
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）
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５４ ８
ＳＡ Ｅ
－
Ｃ ２０ １ ０Ｅ １ ２４ ２ ０ １ ０
中 国 汽 车 工程 学会 年会 论 文 集
描 述 了 理 想 的 横 摆 角 速 度 与 车 速 的 关系 图 ５ 中 有两 组 曲 线 组 是 等 前轮 转 向 角 曲 线 组 是 等 图
ｕ
ｓｉ
ｎ ｇ
ｔ
ｈ ｅ ｎｏ ｎｌ ｉｎ ｅ ａｒ ｖｅ ｈ ｉｃ ｌ ｅ ｍｏ ｄｅ ｌ ｂ ｕｉ ｌｔ ｉｎ Ｃ ＡＲ ＳＩ Ｍ
．
Ｔｈｅ ｃ ｏ ｎｔ ｒｏ ｌ ｒｅ ｓ ｕ ｌｔ ｓ ｏ ｆ ｔｈ ｅ ｓ ｅ ｔｗ ｏ ｃ ｏ ｎｔｒｏ ｌ ｓ ｔ ｒａｔ ｅ
２０ １ ０
中国
汽车 工 程 学 会 牟会 论 文集 ＳＡ Ｅ
－
Ｃ ２ ０ １ ０ Ｅ １ ２４
５ ４７
两 种 汽车 稳定性控 制 策 略 的 分析 与 比 较
丁海
１
涛
－
⑴
郭孔辉
⑴
张建伟
⑴
谢剑 晖
⑵
吉林 大 学 汽 车 动 态 模 拟 国 家 重 点 实 验 室
，
Ｊｉ ｌ ｉ ｎＵｎ ｉ ｖｅ ｒｓ ｉ ｔｙ
Ｂｏ ｓｃ ｈ Ｅｎ ｇ
ｉ
ｎ ｅｅ ｒ ｉ ｎｇ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｒｅ Ｃ ｏ
．
，
Ｌ ｄ Ｓｕ ｚｈ ｏ ｕ
ｔ
．
，
Ａ ｂ ｓｔ ｒ ａｃ ｔ Ｂ ａ ｓ ｅｄ ｏ ｎ

：
ｔ
ｈｅ ｖ ｅ ｈ ｉｃ ｌｅ ｄ ｎａｍｉ ｃ ｓ ａｎａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｙ ｙ
究
，
，
＇
＜
ｒ
（
！
）
霍悉 动 干 预 汽 车 的 横 摆 运 动
：
，
使 汽 车 在 各 种 危险 和 锒
限 的 工 式 中
４
ｒ
—
理 想横 摆 角 速 慶
；
饭下 保持 稳 定 性
心
。
：
。
控 制 策 略是 汽 车 稳 定 性 控 制 系 统 研究 的 核 ８
一
驾 驶员 施加 的 前轮 转尙 角
。
深 人 研 究 这
前 后轴 轴 距 １
汽车稳定性 因数
）
。
两 种 策 略 的 作 用 机 理 对 设 计实 甩 化 的 饩 车 稳 定 性 控 制 軟件 至 Ｋ
关 重要
。
本 文 从 车 辆动 力 学 的 角 度 出 发
，
两类 基 本 控制 策 略 对 汽 车 稳 定 性 的 影 响
。
０ ２ ０
１
的 压 力 来 实 现 决策 的 汽 车 横 摆力 矩
图 中 ＰＦ 为 左 前
ｉ

３０
４ ０ ５０
＾
压力
；
为 右 前 轮 轮紅 压力 图
。
１
理想 横 摆 角 速 度 与 车 速 的 关 系
办
１
【

Ｌ？ Ｊ—
Ｍ ； 蜞 算 根乃 ＂ Ｃ Ａｍ ｍ ｒ ｆ ｍ Ｍ ｎ ““ ａ ｒｍ ？ 厂 人 ⑶ ｎ ｎ ｗ ｆ 考 ｜
随着 车辆技 术 的 发 展 和 社会 的 进步
全性
ｔ
，
消 费者 对 汽 车 的安
一
般 情況 下
，
汽 车 横 摆 角 速 度 与 驾 驶 员 施 加 的转 向盘 转 角 （ 或
。
尤 其 是 主 劝 安 全 性 越 来越 重 现
一
，
使 之成 为 现 代 汽 车 最 前 轮 转 向 角 以 及 汽 车 的 车 速有 关
一
目
前 的 汽 车 稳 定 性 控 Ｋ
＝
一
制 主 蘩 有 两类 基 本 控 制 策略
：
类 是 以 眠随
种 理 想 汽 车 横
一
＇
．
１

Ｈ
＋
Ｋ
－
Ｖ：
）
摆角速 度 为
目
标 的 理想 構 舞 蕭 速 度 踉 随 策 略
；
类 是 以 限 制式 中
Ｒ
Ｉ
汽车 的车速
ｆ
汽 车 质 心 侧 偏 角 为 目 标 的 质心 侧 偏 角 抑 制 策 略
，
轮胎力 有 可
§
｜
能 发生 饱 和 现 象 想 的横 壊角 速 度
，
細 汽车 的觀角 速 度 就 会偏 离 理
。
理 想横 壊 角 速 度 踉 随 策 略 就 是 通 过
，
｜
＼
° ４
＇

＼
＼
＼
Ｗｘ Ｖ＾ Ｘｘ＾ ＾＾

—
差 动 制 动 拭使 翔 实 刚 翻 艇 ｆ ｉ顺難纖
２
．
博世 苏 州 技 术 中 心 有 限 公 司
（ ）
【
摘要
】
本 文从 车 辆 动 力 学 的 角 度
。
出
发
，
建立
了
两 种 基本 的汽 车 稳 定 性 控制 策略
了
—
理想 横 摆 角速 度跟 随 策略 和 质心
了
侧偏角 抑制 策略
利用
Ｃ ＡＲ ＳＩ Ｍ
建立 的 非 线 性 车 辆 模型 对两 种 控制 策 略 进行

－

ｒ
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（
５
）


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式中
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＝
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说内
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［
２Ａ
Ｍ／ ｄ Ａ Ｍ
：
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＜ ０
）
Ｉ
ｄ

ＰＩ Ｄ
控 制 器 中 三个 环 节 的 系 数
。
其 最 大 的 横摆 角 速 度 为
动制 动 在 汽 车 的 极 限 状况 下 对 车 辆 横 摆 运 动 的 调 节 最 有 Ｍ
，
本
前两 轮
文研 究 的稳 定 性控 制 只 限 于 差 动 制 动 方 式 且 制 动 力 只 施 加 于 ［ 式中 汽 车 的 晕 大 侧 向加 速 度 即 在 内 俞 轮施 加制 动 力 用 宁抑 制汽 车 的 不 足 转 何趋 势