汽车动力学稳定性控制系统研究现状及发展趋势

两轮模型 参 数 简 单 8 能 够 考 虑 纵 向W 横 向 运 动 控 制8
! > ! " # $的基础 ?? @ A #与 B $ # 它 CD E是最先出现的汽车 主 动 安 全 控 制 系 统 8 从而控制制 通 过 电控单元控 制 电 磁 阀 的 瞬 时 开 断 8 动压力 8 调节制动时轮胎的滑移 8 以达到车轮与地面
9 : ;
控制所有关键的侧向动力 + E H系统具有如下优点 U 学运动状态 8 获得最大安全性能 S 在驾驶员因为惊恐 造 成 急 转 时8 主 动 控 制 转 向 程 度8 提高汽车的稳定 性S 提高汽车在各种工况下的稳定性和驱动性能 S 通 过在物理参数限 制 范 围 之 内 操 纵 稳 定 性 的 提 高 8 使 得 驾 驶 员 能 集 中 精 力 于 交 通 状 况S 同 CD & E G H E相 9 V ; 比8 提高了转向能力和稳定性 <
统算法的精确性 < 修正的 Z 公式 8 7 4 . [ O 71 ( , .2N Q . 5 采用纵向和侧向相对滑移率的均方根来修正滑移 率8 计算轮胎的纵向和横向力能够获得较好的精
% \ ; 度9 <
+ E H是 基 于 汽 车 自 身 的 系 统 响 应 偏 差 和 驾 驶 员操作误差的识 别 进 行 控 制 的 8 因此驾驶意图的识 别是需要研究的问题 < 文献 9 应用 ]^G 驾驶 % : ; _ ‘ 员 模 型8 通 过 转 向 角 选 择8 使得预期的路径偏差最 小 < 该模型可以通过图 \进行描述 <
% = Y% F ; 以控制 9 如图 :所示 < 8 基于横摆角速度 偏 差 值 + E H主要控制策略有 U
图M D N / 4 3+ E H控制模块的简图 * M E ’ ( ) O . 1 4 3N P 4 N 6 1 , N 5 2N Q R 5 .N P D N / 4 3+ E H
当 系 统 观 测 到 不 足 转 向 发 生 时8 进行主动的横 摆力偶矩控制 8 减少不足转向 S 当观测到发生过多转 万方数据 T ; 向时 8 进行横摆力偶矩控制 8 减少过多转向 9 < 因此
百度文库
图 \ 带有预瞄的 + E H示意图 * \ E ’ ( ) O . 1 4 327 aN P 1 3 .+ E Hb( 1 31 3 .a , . ( . b( 6 )
c " # $控制策略与算法
控制策略和算法的开发是 + E H开 发 的 核 心 工 作 < 在光滑的路面上进行控制时横摆角速度和横向 加速度不对应 8 因此横摆角速度和侧偏角都必须加
!""#年 !月
农 业 机 械 学 报
第 $ %卷 第 !期
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
欧洲事故调查中心对欧洲 !国近 !年交通事故 进 行 了 调 查 统 计. 结 果 表 明3 " )的 交 * + ,能 够 对 ~ 通 伤 害 事 故2 $ 4 )的 致 命 的 交 通 事 故 产 生 一 定 的 有
$ ’ 利作用 & 1
博士生 .~ " " " " 4 北京市 教授 博士生导师
) 3 " # $ 图 9 路面附着系数预测 ( 9 ? % & ’ , 0 L & 1 + & ) *) 3 + A 0, ) 5 L3 , & 1 + & ) *1 ) 0 3 3 & 1 & 0 * +
O P Q R控制器开发
O S T P Q R控制器结构 主控制循环 = 通过车速传感器的信号 > 侧向 U 8 V 加速度信号 > 横摆角速度信号 ; 获取汽车的真实运动 状态 ; 与基于驾驶 员 输 入 信 号 的 参 考 模 型 计 算 得 到 的数值进行对照 ; 控制汽车的运动状态 = 辅助控制循环= 由制动滑移率控制器> 驱动滑 U W V 移率控制器组成; 制动滑移控制器控制每个车轮的 滑移率 ; 并且输出车轮侧向力 ; 用于主控循环之中 = O S X P Q R的 Y 型开发流程 7 W [ : ^ ] #进行 BC # D $ # B0 Z 5 * L 0 , 描述了采用 \4 整个设计由两 ^ " # $的 无 缝 开 发 和 快 速 开 发 过 程 ; 个循环 _‘ 组成 ; 如图 F所示 = 这也是 " 1 @ 1 0 # $开发 的一般流程 =
7 8 9 : ; < = > ? < = @ 8? 8 AB : 9 : C @ D E: 8 < @ F G : H = I C :B J 8 ? E= I ; K < ? L = C = < JM @ 8 < N @ C K J ; < : E
O P O P Q R S + T R SU P Q R VP W X Y Z Y ) [ \ ] ^ _ ‘ a bc ^ ] d e f \ ] g h i L ; < N ? I < ) -q . j k Y l Y k P m Z Y n o R Q pP m q q r Q s P Z P r om T R r t T Z * + , o q r Y pP q Q RP pu T t r Q R r Q n l Q R m Y nt Y q Y Q t m kv P Y Z n 6 Q R nP qQ Z q Tr k Yl Y k P m Z YQ m r P l Yq Q v Y r om T R r t T Z q o q r Y pQ v r Y t /0 +wk P m kR Y Y n qr Ts Ys t T x Y Rr k t T X S k .m . 0 om T Z Z Y m r P R S Z Q q q P v P m Q r P R SQ R nq r X n P R ST v r k YQ m k P Y l Y pY R r qT R* + ,t Y q Y Q t m kQ R nP r qu t T n X m r q .m .r .u r k Yq o q r Y p pT n Y Z P R S T R r t T Z q r t Q r Y S o k Ym T R r t T Z Z Y tn Y l Y Z T u pY R r Y t v T t pQ R m Y qY l Q Z X Q r P T RT R 6 r k Y* + ,wY t Yq X ppQ t P y Y nv T t r k Y* + ,n Y l Y Z T u pY R r .* ./0 ., ., z: J{ @ N A ; |Y k P m Z Y q o R Q pP m qm T R r t T Z q o q r Y p./}, + T R r t T Z q r t Q r Y S o T R r t T Z Z Y t
8 ! N
而 采 用 相 应 的 控 制 方 法; 相平面分析如图 <所示 = 由于 " # $高 度 非 线 性; 因此产生了神经 网 络 > 模 糊 控 制 方 法; 降低对模 图 ! " # $控制目标示意图 型 的 精确度的依赖性和试 % ( ! $ & ’ ) * + , ) ) . / 0 1 + 2 验难度 = 此外 ; " # $集成了
! ’ 制任何路况下汽车动力学运动模式 & 1
引起车轮制动过大 . 造成车轮抱死 . 使得汽车失去转 向能力 % 或者是加速行驶时车轮滑转 . 使得汽车失去 控制. 发生 倒 滑 等 险 情 % 或 者 在 危 险 工 况 下. 由于惊
收稿日期 3! " " 4 ~ " ! % 项目编号 3 & 国家自然科学基金资助项目 ) ! " ! % ! ~ ! " 李 宋 亮 健 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室
& ~ ’
恐造 成对 汽 车 的 误 操 作 . 使 得 汽 车 发 生 急 转2 驶 出2 侧翻等事故 1 这就必须从整车动力学角度对汽车进 行自动控制 1
* + ,是在传 统的 汽 车 动 力 学 控 制 系 统 /0 +和 从 而能 够在各 j , +的基础上 增加横 向稳定 控制 器 . 种工况下提高汽车的动力性能 (( 全部 2 部分制动 2 滑移 2 驱动 2 发 动 机 反 拖2 换挡以及从换挡到反拖的 瞬态过 程 . 通过 控 制 横 向 和 纵 向 力 的 分 布 和 幅 度 控
汽车动力学稳定性控制系统研究现状及发展趋势 &
李 亮 宋 健 祁雪乐
摘要 ( 汽车动力学稳定性控制系统 ) 是汽车主动安全电控系统的重要研究前沿 . 是继 /0 ’ * + , +之后需要 进 行重点突破的 汽 车 主 动 安 全 控 制 系 统 1 收 集 2 整理并研究了国内外关于 * 的 研 究 文 献 和 开 发 的 产 品. 系统总结 + , 了* 系统建模2 控制策略2 控制器开发2 性 能 评 估 等 4个 方 面 的 研 究 现 状 . 为* + ,研 究 的 关 键 问 题 3 + ,研 发 提 供 参 考1 关键词 3汽车 动力学控制系统 主动横摆力偶矩控制 制动防抱死系统 控制策略 控制器 中图分类号 354 # $ 6 ! 文献标识码 3/
% % Y% M ; 的动态特征 9 <
仿真分析模型 8 可以考虑悬架 W 轮胎 W 车身的非线性 8
轮胎模型与实际工况的符合程度决定了控制系
! > J " # $的概念及形成 包括 G 控制的 对 象 是 轮 胎 的 滑 移 8 而 K L CD E H E 实现汽车 + E H通过横向稳定控制和纵 向 稳 定 控 制 8 轮 胎 和 路 面 的 全 滑 移 率 区 间 的 控 制 < 图 M所 示 为 D N / 4 3公司的 + E H系统结构模块简图 <
祁雪乐
万方数据
清华大学汽车安全与节能国家重点实验室 硕士生
清华大学汽车工程系
% : M
农
业
机
械
学
报
MXXF年
! " # $发展历程描述
图 %所示为 福 特 公 司 提 出 的一种动力学控制模 型 示 意 图8 表达了优化控 制的思想 < 汽车动力学 控 制 系 统
图 % 驾驶员 & 系统 & 汽车交互作用 * % + & ’ ( ) , ( . , / 0 / 1 . 2& . 3 ( 4 5 .( 6 1 . , 7 4 1 ( .
的门限控 制 方 法 S 采 用 横 摆 角 速 度W 侧 偏 角W 侧向加
9 % F ; 速度作为反馈信号的 Z E 3 N [ ( ‘ + 控制方法 < 此外 8
第 W期
7 8 9 : 4 * 5 ’ 5 6 & 采用相平面法 描 述 汽 车 操 纵 稳 定 性; 进
李亮 等 G汽车动力学稳定性控制系统研究现状及发展趋势
F ; 的 附着系数最佳 9 < 与 CD E的 控 制 原 理 类 似 8 G H E 的 目 的在于对驱 动 过 程 中 轮 胎 滑 转 进 行 控 制 8 从而 I ; 使得汽车在驱动过程中获得较好的路面附着率 9 <
行环仿真分析过 程 中 8 一般采用四轮多自由度汽车 以及汽车的动态 非 线 性 8 能够较为精确地反映汽车
研 究 的目标是识别汽车和 驾 驶 员 的 状 态8 并提供安
= ; 全稳 定 性 控 制 9 <动力学
J " # $建模与仿真
建立精确的整车模型 8 是进行系统仿真的关键 < 是动力学控制系统开发常用模型 < 基于该模型 8 开发
% X ; 了侧偏角估算算法 8 侧向速度估算算法 9 < 但在进
控 制 系统经历了以下发展 历程 <
引言
汽车动力学稳定性控制系统 ) 是汽车电控 * + , 的研究前沿 1 这一系统目前没有统一的命名 . 0 T q m k 公 司称之为汽车电子稳定程序) 丰田公司称 % # + $ 之汽车稳定性控制系统 ) 或汽车稳定性辅助系 |+ , 统) 汽车电子稳定控制系统 ) 宝马公司 . % |+ /# + , 称之汽车动力学稳定性控制系统 ) 1 名称不尽 * + , 相同. 但在 设 计 目 标 . 控 制 策 略. 追求的性能上大体 是相同的 1 在 偏 离 正 常 操 作 环 境 时. 驾驶员的操作有可能