Carsim车辆电子稳定系统控制分析
车载测试中的电子稳定控制系统提高车辆在急转弯等情况下的稳定性
车载测试中的电子稳定控制系统提高车辆在急转弯等情况下的稳定性随着汽车科技的不断发展，电子稳定控制系统在车辆安全性能中扮演着越来越重要的角色。
这种系统不仅能够提高车辆在急转弯等情况下的稳定性，还可以在堵车、高速行驶等多种情况下发挥关键作用。
本文将从车载测试的角度探讨电子稳定控制系统的原理、功能以及未来的发展趋势。
一、电子稳定控制系统的原理电子稳定控制系统，简称ESC，是一种利用传感器和电子控制单元来监测车辆行驶状态并进行动态控制的系统。
它能够实时感知车辆的姿态和轨迹，并根据这些信息自动调整制动力和动力输出，从而保持车辆的稳定性。
ESC系统主要由传感器、控制单元和执行器组成。
传感器是ESC系统的基础，它能够感知车辆的姿态、速度、加速度等信息。
常见的传感器包括陀螺仪、加速度计、转向角传感器等。
这些传感器通过与控制单元的连接，将采集到的数据传送给控制单元进行处理。
控制单元是ESC系统的核心部件，它接收传感器传来的数据，并根据预设的算法进行处理和判断。
当控制单元检测到车辆出现异常姿态或可能发生侧滑、打滑等情况时，它会通过执行器对制动和动力系统进行干预，以保持车辆的稳定性。
执行器是ESC系统的执行部件，它通过对制动系统和动力系统的调节来实现对车辆的控制。
当控制单元发出指令后，执行器会相应地调整制动力和动力输出，以保持车辆的稳定性。
二、电子稳定控制系统的功能电子稳定控制系统具有多种功能，主要包括抗侧滑控制、抗打滑控制和车身稳定控制。
抗侧滑控制，即TCS（Traction Control System），主要通过控制车辆的轮胎抓地力来防止车辆侧滑。
当车辆驶入低摩擦系数路面或急转弯时，TCS系统会自动降低车辆的动力输出，避免轮胎打滑，从而保持车辆的稳定性。
抗打滑控制，即ABS（Anti-lock Braking System），主要通过控制车辆的制动力来防止车辆出现制动打滑。
当车辆急刹车时，ABS系统会通过快速施加和释放制动压力来保持轮胎与路面的附着力，避免轮胎锁死，从而保持车辆的稳定性。
基于CarSimRT的车辆稳定性系统控制器开发
件 进 行 验 证 和 评 估 ， 具 有 开 发 周 期 短 、效 率 高 和 成 本低等优点。
３ 控制器设计
３．１ 控制器硬件设计 选择 Ｉｎｆｅｎｉｏｎ １６ 位单片机 ＸＣ１６４ＣＳ 作为控制
器 ＣＰＵ［８］， 辅以相应的外围电路。控制器电路原理如 图 ４ 所示。在控制器硬件设计过程中， 充分考虑到 贴近实际系统的原则， 均采用与实际车辆传感器相 对应的接口。
- 基金项目： 国家 ８６３ 计划（ ２００６ＡＡ１１０３１０３） 和吉林大学“９８５ 工程”汽车工程创新平台。 ２００８ 年 第 ３ 期
—１—
·设计·计算·研究·
型， 大大缩短了开发周期。选用 ＣａｒＳｉｍ 车辆模型库
中的某前轮驱动前轮转向轿车模型（ 模型参数列于
表 １） ， 模 型 包 括 悬 架 系 统 、动 力 传 动 系 统 、制 动 系
看门狗电源模块
调 试 接 口 ＪＴＡＧ
某高端载货汽车的操纵稳定性能仿真分析与调校
某高端载货汽车的操纵稳定性能仿真分析与调校随着经济的飞速发展和物流业的不断扩张，高端载货汽车的需求量不断增加。
而一辆高端载货汽车的操纵稳定性能对于货物的安全运输来说，至关重要。
本文将介绍一种基于仿真的分析方法，分析高端载货汽车的操纵稳定性能，并调整车辆的相关参数，从而提高车辆的操纵稳定性能。
首先，需要选定合适的仿真软件，本文选用了CarSim仿真软件。
CarSim是一款专门用于车辆动力学仿真的软件，可以对汽车的操纵稳定性能进行全面的分析。
在开始仿真之前，需要对车辆进行建模和参数设定。
本文以一辆某品牌高端载货汽车为例，将车辆转向角、车轮悬挂高度、车轮直径等关键参数输入CarSim软件。
然后，设置路面类型、转向角速度、加速度等仿真条件。
进行仿真分析时，需要结合车辆的运动学特性、动力学特性以及路面状况等因素进行分析。
首先进行的是稳态操纵仿真，即在车速稳定的情况下，模拟车辆向左或向右转动方向盘时的操纵稳定性能。
通过观察车辆的转角、侧向加速度、滑移率等参数的变化，分析车辆在不同操纵情况下的操纵稳定性能。
根据仿真数据，可以发现车辆存在侧滑和摆动等不稳定现象，需要进行调校改善车辆的操纵稳定性能。
接下来，根据仿真分析结果，对车辆进行调校。
调校主要包括三方面：悬挂调整、转向系统调整、轮胎调整。
在悬挂调整方面，可以调整悬挂硬度、弹簧预紧力、减震器抗压程度等参数，使车辆悬挂高度更适合不同场景的路面条件，从而改善车辆的行驶平稳性。
在转向系统调整方面，可以调整转向盘转角比、转向系统阻力、转向传动系数等参数，使车辆操纵更流畅，响应更灵敏。
在轮胎调整方面，可以调整轮胎胎压、轮胎硬度等参数，使车辆在不同路面条件下具备更好的牵引和防滑性能。
重新进行仿真分析，对调校结果进行测评。
通过对调校后的仿真数据进行分析，可以发现车辆在向左或向右转动方向盘时的反应更加稳定，行驶平稳性显著提升，操纵响应更加灵敏。
综上，基于仿真的分析方法可以有效提高高端载货汽车的操纵稳定性能。
基于carsim的车辆abs控制系统仿真研究
第1章绪论1.1 论文研究的目的和意义1.1.1研究的目的本论文的研究目的在于加强在汽车专业中对ABS的学习和认识，而本课题开发出的ABS仿真控制系统，就是学习ABS的结构、原理的良好平台。
为了学习开发质优价廉、具有自主知识产权的ABS系统，提高我国汽车的整体技术含量，提高我们汽车行业从业人员的整体水平，提高中国汽车同国外汽车的竞争力，扩大市场份额，成为一个新的经济增长点，所以，我采用CarSim软件对ABS控制系统进行仿真研究，为ABS的生产设计打下良好基础。
1.1.2 研究的意义当今，汽车工业迅猛发展，对汽车性能的要求也越来越高，从最早对汽车动力性和越野性的要求逐渐向经济性、舒适性和安全性方向发展。
汽车安全性的研究分为两个方向:主动安全和被动安全。
主动安全是在汽车设计上尽量避免交通事故的发生，被动安全是假设交通事故已经发生，汽车在设计时应采取何措施尽量保护乘员不受伤害。
ABS属于主动安全的范畴[1]，它是在制动过程中通过调节制动轮缸的压力使作用于车轮的制动力矩受到控制，将车轮的滑移率控制在较理想的范围内，充分利用了轮胎与地面的峰值附着系数和高的侧向力系数，提高制动减速度，缩短制动距离，消除汽车打滑的危险，从而保证了汽车的方向稳定性。
我们知道，在紧急情况下，驾驶员首先的本能是猛踩制动踏板，以使汽车停车。
此时如果没有装备ABS，车轮将很快抱死，即车轮不再转动，而是在路面上拖滑。
后轮抱死将使汽车失去方向稳定性，而前轮抱死则将使汽车失去转向控制.随着汽车行驶速度的显著提高和道路行密度的增大，交通事故的发生率逐年呈上升趋势，有数据统计，每年有10%左右的交通事故是由于紧急制动时汽车失稳造成的[2]，所以全方位、可靠地提高汽车的主动安全性能就成为摆在汽车设计、开发及科研人员面前一项紧迫而艰巨的任务.而基于汽车轮胎与路面之间的附着性能随滑移率改变的基本原理开发的旨在改善车辆操纵性和横向稳定性的一些高技术系统，包括防抱制动系统(Anti-lock braking system,缩写为ABS )、防滑控制系统(Anti-Slip Regulation,缩写为ASR)和车辆动力学稳定性控制(Vehicle Dynamics Stability Control System，缩写为VDSC),更是受到汽车制造商的青睐和厚爱。
基于CarSim的汽车线控转向系统控制策略研究
分类号：U463.4单位代码：10433密级：学号：16402030031山东理工大学硕士学位论文基于CarSim的汽车线控转向系统控制策略研究Research on Control Strategy of Vehicle Steer-by-Wire SystemBased on CarSim研究生：冯晓志指导教师：石沛林副教授申请学位门类级别：工学硕士学科专业名称：车辆工程研究方向：汽车电子技术论文完成日期： 2019年4月13日独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得山东理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
研究生签名：时间：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解山东理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅；学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。
(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日摘要与传统转向系统相比，线控转向系统在结构上取消了方向盘与转向器之间的机械连接，完全由电控系统来代替，使得转向传动比可以自由设计，便于汽车转向系统与其他主动安全控制系统进行集成，从而有利于提高汽车行驶时的操纵稳定性，对汽车驾驶舒适性以及主动安全性的研究具有重要意义。
但目前，国内外对线控转向传动比的设计还没有一个统一的标准，车辆稳定性控制策略也在不断优化设计中，针对这一现状，论文主要对线控转向系统的理想转向传动比设计以及汽车行驶稳定性的主动转向控制策略进行研究。
主要研究内容如下：1、详细分析了线控转向系统的结构及工作原理，确立线控转向系统动力学微分方程。
《基于CarSim和Simulink的四轮转向汽车控制策略及其稳定性的研究》范文
《基于CarSim和Simulink的四轮转向汽车控制策略及其稳定性的研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，四轮转向技术已成为现代汽车研发的热点之一。
这种技术不仅可以提高汽车的操控性能，还能增强其稳定性和安全性。
然而，要充分发挥四轮转向技术的优势，必须配合先进的控制策略。
本文将基于CarSim和Simulink软件平台，对四轮转向汽车的控制策略及其稳定性进行研究。
二、四轮转向汽车控制策略概述四轮转向汽车的控制策略主要包括两个部分：一是四轮转向系统的结构设计与优化；二是控制算法的设计与实现。
在CarSim 和Simulink的仿真环境下，我们可以对这两部分进行深入研究。
1. 四轮转向系统的结构设计与优化四轮转向系统通过电子控制系统，实现对汽车四个车轮的独立控制。
这种设计可以提高汽车的操控性和稳定性。
在CarSim中，我们可以对四轮转向系统的结构进行模拟和优化，找出最优的结构参数，以达到最佳的操控性能和稳定性。
2. 控制算法的设计与实现控制算法是四轮转向汽车的核心部分。
在Simulink中，我们可以设计各种控制算法，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等，并通过仿真实验找出最优的控制策略。
这些控制策略可以根据汽车的行驶状态，实时调整四个车轮的转向角度，以达到最佳的操控性能和稳定性。
三、基于CarSim和Simulink的仿真研究在CarSim和Simulink的联合仿真环境下，我们可以对四轮转向汽车的控制系统进行深入研究。
首先，在CarSim中建立四轮转向汽车的模型，并设置各种行驶工况。
然后，将CarSim中的模型导入到Simulink中，设计控制算法，并进行仿真实验。
通过不断调整控制参数和控制策略，找出最优的控制方案。
四、四轮转向汽车的稳定性研究四轮转向汽车的稳定性是其重要的性能指标。
在CarSim和Simulink的仿真环境下，我们可以对四轮转向汽车的稳定性进行深入研究。
首先，通过仿真实验找出影响汽车稳定性的因素，如路面状况、车速、载荷等。
CarSim介绍
Although the animation is not exciting, this is a basic handling test done quickly and reliably in CarSim. The plots tell the story.
汽车的制动性分析
体设计要求，并从中选出一种最优的控制策略。
控制策略的开发与 软件在环
零部件样件试制与台 架实验及硬件在环
确定总体设计方案
确定总体设计方案
整车及系统的设计目标
子系统与零部件的 设计指标
部件组装与样车 路面试验
量产
在CarSim中进行整车建模仿真对比，可以很快的
从多种设计方案中选择符合整车设计目标的最优
SIL
HIL
Sensors Driving Simulator
汽车开发流程
整车及系统的设计目标
子系统与零部件的 设计指标
部件组装与样车 路面试验
量产
控制策略的开发与 软件在环
零部件样件试制与台 架实验及硬件在环
确定总体设计方案
பைடு நூலகம்
整车及系统的设计目标
整车及系统的设计目标
量产
部件组装与样车
路面试验
在开发新产品子系确统产与零品部件的的主要面向对象后，搜集 同类型车型的设计信指息标 ，并在CarSim中进行建模仿真，
确定总体设计方案
控制策略的开发与软件在环
整车及系统的设计目标
量产
C联a合rS仿im真可。以因很此方在便控的制与策M略a部路t的件面la组试开b装验/S发与i样m阶车u段lin就k可连以接把进行
Matlab/Sim子设u系计l统指in与标k零开部件发的的控制策略与CarSim的整车模
基于CarSim的FSC赛车建模与操纵稳定性仿真研究
基于CarSim的FSC赛车建模与操纵稳定性仿真研究贾丽娟，李刚，韩忠浩(辽宁工业大学汽车与交通工程学院，锦州 121001)摘要：针对FSC赛车开发过程中的操纵稳定性分析，论文基于车辆系统动力学仿真软件CarSim进行建模与仿真研究。
应用CarSim建立了包含车体、轮胎、转向系统、悬架系统、制动系统及传动系统的FSC赛车整车动力学模型，并应用3D软件绘制三维车身、尾翼和发动机模型导入到CarSim中实现整车动画仿真。
在CarSim中按照比赛要求设置方向盘角阶跃输入转向瞬态响应试验工况和蛇形试验工况进行FSC赛车操纵稳定性仿真分析。
仿真结果表明：开发的FSC赛车具有良好的操纵稳定性。
关键词：FSC赛车；CarSim；操纵稳定性；建模；仿真Study On Modeling and Simulation of Handling and Stabilityfor FSC Racing Car Based on CarSimJia Li-juan,Li Gang,Han Zhong-hao(College of Automobile and Traffic Engineering, Liaoning University of Technology,JinzhouLiaoning 121001, China)Abstract: For the analysis of handling and stability,modeling and simulation of FSC racing car based on dynamics simulation software CarSim were studied.The car body model,tire model,steering system model, suspension system model, brake system model and driveline model were built in the CarSim.The three-dimensional body, tail and engine models were built by 3D software and import to CarSim for animated simulation.The steering step input transient response test and snake test were set in the CarSim according to the raceing requirements.The simulation results showed that the FSC racing developing had good handling and stability.Key words: FSC racing car; CarSim; handling stability; modeling; simulation1 前言中国大学生方程式汽车大赛(简称“中国FSC”)是由中国汽车工程学会发起的、全国具有汽车工程专业高校学生参与的国家级大学生汽车专业赛事[1]。
汽车电子机械制动系统设计及稳定性分析
二、汽车电子机械制动系统稳定 性分析
汽车电子机械制动系统的稳定性直接关系到制动性能和驾驶安全性。以下因 素可能影响该系统的稳定性：
1、系统误差
系统误差可能来源于传感器精度、控制算法误差等。这些误差可能导致制动 系统响应不准确，影响制动性能。为了减小系统误差，需要选择高精度传感器， 并对控制算法进行精心设计和优化。
结论
本次演示对轻型汽车电子机械制动及稳定性控制系统进行了全面研究。目前， 电子机械制动及稳定性控制在轻型汽车中已经得到了广泛的应用，但仍存在一些 问题需要进一步解决。未来，随着技术的不断进步，这些控制系统将有望实现更 高的性能和更广泛的适应性。相关领域的研究人员需要不断深入研究，以推动这 些技术的持续发展，并为轻型汽车的驾驶安全性和舒适性提供更好的保障。
2、干扰
干扰可能来自于电磁环境、振动等。这些干扰可能影响制动信号的采集和处 理，导致的抗干扰措施，如 电磁屏蔽、滤波等。
针对这些稳定性问题，可以通过以下方法进行分析和解决：
1、仿真分析
通过建立制动系统的数学模型，进行仿真分析，可以预测系统的稳定性和性 能表现。通过调整仿真参数，可以评估不同因素对制动系统稳定性的影响，为实 际系统设计提供依据。
主体部分
1、电子机械制动技术概述
电子机械制动技术是一种以电子控制方式实现车辆制动的新型技术。与传统 制动系统相比，电子机械制动具有更高的制动效能、更快的制动响应速度、更加 简洁的结构等优点。在轻型汽车中，电子机械制动技术主要应用于盘式制动器、 鼓式制动器和悬架制动器等部位，以实现车辆的稳定制动。
汽车电子机械制动系统设计及 稳定性分析
目录
01 一、汽车电子机械制 动系统设计
02 二、汽车电子机械制 动系统稳定性分析
汽车电子稳定系统解析
汽车电子稳定系统解析近年来，随着汽车科技的不断发展，越来越多的高级辅助驾驶系统被应用于汽车中，其中最重要的就是汽车电子稳定系统。
汽车电子稳定系统是一种能够帮助驾驶员保持稳定行驶的重要装置，本文将对汽车电子稳定系统进行详细解析。
一、汽车电子稳定系统的基本原理汽车电子稳定系统是通过车辆传感器获取车辆行驶状态信息，然后通过电子控制单元（ECU）对车辆进行动态控制，从而保持车辆稳定行驶的系统。
具体而言，电子稳定系统会通过车辆传感器对车辆的加速度、转向角度、车速等数据进行实时监测，一旦检测到车辆出现偏离预定轨迹或发生侧翻的情况，就会通过制动系统对车轮进行分别调节从而实现稳定行驶。
二、汽车电子稳定系统的工作原理汽车电子稳定系统主要包括传感器、控制单元和执行机构三个主要部分。
其中，传感器主要用于监测车辆的各项参数，如车速、转向角度和侧倾角等；控制单元则通过算法分析传感器数据，判断车辆是否存在稳定性问题，并通过执行机构进行纠正。
执行机构主要包括制动系统、悬挂系统和发动机系统等。
三、汽车电子稳定系统的保障功能汽车电子稳定系统有多项保障功能，包括动力分配控制、制动力分配、悬挂控制和侧翻控制等。
动力分配控制是指当车辆出现打滑或偏离轨迹时，系统会通过合理调配动力给前后轮，从而提高车辆的稳定性。
制动力分配则是针对车辆制动时的分配问题，系统会根据车辆的实际状况，智能地控制各个车轮制动力的分配比例。
悬挂控制是指系统会自动调整车辆的悬挂刚度，从而降低悬挂系统对车辆稳定性的影响。
侧翻控制是指当车辆出现侧翻的危险时，系统会通过调整车辆的制动力和转向力，以保证车辆的稳定。
四、汽车电子稳定系统的优势与不足汽车电子稳定系统的优势在于能够大大提高车辆的稳定性和行驶安全性，有效减少交通事故的发生。
通过智能化的调控车辆，能够在紧急情况下准确判断并及时采取措施，避免交通事故的发生。
然而，汽车电子稳定系统也存在一些不足之处。
首先，该系统的价格相对昂贵，给普通消费者带来一定的经济负担。
《基于CarSim和Simulink的四轮转向汽车控制策略及其稳定性的研究》范文
《基于CarSim和Simulink的四轮转向汽车控制策略及其稳定性的研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，四轮转向技术因其能够提高车辆的操控性能和稳定性而受到广泛关注。
本研究旨在探讨基于CarSim和Simulink的四轮转向汽车控制策略及其稳定性。
首先，我们将简要介绍CarSim和Simulink软件在汽车仿真中的应用，然后详细阐述四轮转向汽车控制策略的研究背景、目的及意义。
二、CarSim和Simulink在汽车仿真中的应用CarSim和Simulink是两款广泛应用于汽车仿真领域的软件。
CarSim主要用于车辆动力学仿真，可以模拟车辆在实际道路上的行驶情况。
Simulink则是一款强大的控制系统设计工具，可用于设计和分析复杂的汽车控制系统。
两者结合使用，可以实现从车辆动力学模型到控制系统策略的完整仿真过程。
三、四轮转向汽车控制策略研究四轮转向汽车控制策略是提高车辆操控性能和稳定性的关键。
本研究将重点探讨以下方面的内容：1. 模型建立：首先，我们需要建立四轮转向汽车的动力学模型。
该模型应包括车辆的动力学特性、转向系统特性以及轮胎与地面之间的相互作用等因素。
2. 控制策略设计：根据四轮转向汽车的特点，设计合适的控制策略。
包括但不限于PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
这些控制策略应根据车辆的实际情况进行优化，以实现最佳的操控性能和稳定性。
3. 仿真分析：利用CarSim和Simulink软件，对不同控制策略进行仿真分析。
通过对比各种控制策略在不同工况下的表现，评估其优劣，为实际车辆的开发提供指导。
四、四轮转向汽车稳定性研究四轮转向汽车的稳定性是评价其性能的重要指标。
本研究将重点研究以下几个方面：1. 稳定性分析：通过建立四轮转向汽车的稳定性模型，分析车辆在不同工况下的稳定性表现。
包括直线行驶、转弯、侧风等工况。
2. 影响因素分析：探讨影响四轮转向汽车稳定性的因素，如车速、路面状况、轮胎特性等。
汽车系统动力学第18章 车辆动力学集成控制及应用CarSim的实例分析
则最优的控制输入可以令
,利用上式求得如下:
最后,利用滑移率控制器与主动转向调节器,求得的最优四轮滑移
率和前后轴侧偏角可以进一步通过轮胎驱动/制动力矩控制与主动转
向控制来实现。
2.侧倾力矩分配
定义λf为前轴侧倾刚度占总侧倾刚度的比例,即λf=Kϕf/(Kϕf+Kϕr),
则采用跟踪期望横摆角速度的侧倾刚度分配PI控制器如下:
由于系统的期望动态品质将由滑动曲面s(x,t)=0体现,因而在滑模
控制器的设计中切换函数的选择很重要。对于此处的纵向、侧向速
度和横摆角速度跟踪问题而言,切换函数中可以包括速度误差ei、速 度误差的积分项ξi=∫ei(τ)dτ和速度误差的微分项。其中ei为系统状
态和参考值间的误差,即ei=Xi-Xid,而ξi是误差的积分。在此,选择切换 函数为: Si=ei+Λiξi
②在控制系统实施干预的平滑性方面,基于制动的稳定性控制系统 会导致纵向加速度突然变化,在一定程度上会影响驾驶舒适性能。而基 于驱动力分配的直接横摆力矩控制系统只是重新分配左右车轮驱动力, 从而保证纵向动力学不受干扰,因而干预相对平滑。在侧向加速度较低 工况下,主动转向能够在驾驶人不察觉的情况下实施横摆力矩干预。
二、主环控制器设计 1.车辆运动参考模型 参考模型将依据驾驶人的操纵动作(包括转向盘、制动踏板和加
速踏板)来获得理想的车辆运动状态。期望的纵向速度ud可由驾驶人
加速或减速操纵求得。车辆期望质心侧偏角取为零,零质心侧偏角(即
侧向速度为零)下期望的横摆角速度rd可由车辆的纵向速度与前轮转
角求得,同时其还受地面附着系数的限制,即:
第十八章车辆动力学集成控制及 应用CarSim的实例分析
汽车系统动力学第18章 车辆动力学集成控制及应用CarSim的实例分析
纵向和侧向控制系统在控制效能和平滑性方面各有优缺点。具体 表现为:①在有效作用域内,当轮胎处于小侧向加速度、小侧偏角的线性 域时,转向控制系统(如4WS、AFS 等)在操稳性上可以取得较好效果;但 在紧急工况下(大侧向加速度、大侧偏角时,即轮胎进入非线性域时),转 向控制通常不能取得满意效果,而直接横摆力矩控制则能显著地提高操 纵稳定性;
第四节 一种基于轮胎力最优分配的集成控制方法
一、基于轮胎力最优分配的车辆动力学集成控制结构 对于有多个主动控制系统的车辆,主动控制执行器输入的数目一 般大于其要控制的车辆状态的数目,称为“执行器冗余”(overactuation)现象。在存在执行器冗余的情况下,有两个问题至关重要: ①如何选择最有效的执行器来完成目标功能; ②在给出合理的轮胎执行器输入时,如何考虑轮胎的饱和非线性 以及诸如路面附着状况等各种实际约束条件。
式不同,可按X、Y、Z三个方向将车辆运动控制系统分别归类于纵向(制
动/驱动)、侧向(转向)和垂向(悬架)三大类子控制系统。 车辆动力学集成控制要解决的两个关键问题是:①如何避免子系统
间的互相冲突和干扰;②如何通过系统间的通信和动作协调,尽量挖掘各 子系统功能潜力从而实现性能最优。
图18-1 车辆动力学控制系统的发展历程
“主环-伺服环”分层控制结构,如图18-5所示。
图18-5 基于轮胎力最优分配的“主环-伺 服环”分层控制结构
由图可知,首先由主环控制器给出车体运动控制所需的力和力矩,
例如车辆在XOY平面内的纵向力、侧向合力和横摆力矩,即Fud=[Fxd Fyd Mzd]T。然后,在伺服环中,将轮胎作为复杂且特殊的“执行器”, 通过优化分配将Fud分配到各个轮胎执行器的控制输入。这样一个结
《基于CarSim和Simulink的四轮转向汽车控制策略及其稳定性的研究》
《基于CarSim和Simulink的四轮转向汽车控制策略及其稳定性的研究》一、引言随着汽车工业的快速发展，四轮转向技术因其出色的操控性能和稳定性已成为现代汽车的重要特征之一。
为了深入研究四轮转向汽车的控制策略及其稳定性，本文将基于CarSim和Simulink 两款仿真软件进行相关研究。
首先，我们将对四轮转向技术进行概述，并阐述CarSim和Simulink在汽车仿真研究中的应用。
二、四轮转向技术概述四轮转向技术，即四轮均具备转向功能的汽车技术，能够显著提高车辆的操控性能和稳定性。
相比传统的两轮转向系统，四轮转向系统能够更好地适应不同路况和驾驶需求，提高车辆的灵活性和响应速度。
然而，四轮转向汽车的控制系统设计复杂，需要深入研究其控制策略和稳定性。
三、CarSim和Simulink在汽车仿真研究中的应用CarSim是一款功能强大的汽车仿真软件，可对汽车的动力性、制动性、操控性等进行仿真分析。
Simulink则是MATLAB的一个模块，具有强大的建模和仿真功能，可实现复杂的控制系统仿真。
两款软件在汽车研发中广泛应用，本文将基于这两款软件对四轮转向汽车的控制策略和稳定性进行研究。
四、四轮转向汽车控制策略研究1. 控制器设计：根据四轮转向汽车的特性，设计合适的控制器。
控制器应具备较高的响应速度和稳定性，能够根据驾驶需求和路况自动调整转向角度。
2. 控制算法选择：选择合适的控制算法是实现四轮转向汽车控制策略的关键。
常用的控制算法包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
本文将对比不同算法在四轮转向汽车控制中的效果，选择最合适的算法。
3. 控制器实现：将选定的控制算法在CarSim和Simulink中进行实现，通过仿真分析验证控制策略的有效性。
五、四轮转向汽车稳定性研究1. 稳定性分析：通过CarSim和Simulink对四轮转向汽车的稳定性进行分析。
主要考虑车辆在不同路况、不同速度下的操控性能和稳定性，以及在突发情况下的响应能力。
《基于CarSim和Simulink的四轮转向汽车控制策略及其稳定性的研究》
《基于CarSim和Simulink的四轮转向汽车控制策略及其稳定性的研究》篇一一、引言在当今汽车科技高速发展的背景下，四轮转向汽车技术成为了国内外学者研究的热点领域。
这一技术的核心在于如何有效地进行汽车控制策略的设计和实施，以保证其稳定性及操控性能。
本研究采用CarSim和Simulink这两个强大的仿真工具，对四轮转向汽车的控制系统及其稳定性进行深入研究。
二、CarSim与Simulink的简介CarSim是一款先进的汽车动力学仿真软件，能够模拟各种复杂环境下的汽车动态行为。
而Simulink则是MATLAB的一个模块，主要用于建模、仿真和分析动态系统。
这两款软件在汽车控制策略的研究中具有广泛的应用。
三、四轮转向汽车控制策略的研究1. 控制策略的建模本研究首先在Simulink中建立四轮转向汽车的控制系统模型。
该模型包括传感器模块、控制器模块以及执行器模块等。
传感器模块负责收集汽车的各项状态信息，如车速、转向角度等；控制器模块则根据这些信息，通过预设的控制算法，计算出最佳的转向角度；执行器模块则根据控制器的指令，驱动汽车进行转向。
2. 控制算法的选择与优化在控制策略中，控制算法的选择至关重要。
本研究采用了先进的模糊控制算法和PID控制算法。
模糊控制算法能够处理不确定性和非线性问题，而PID控制算法则能够保证系统的稳定性。
通过对这两种算法的优化和比较，我们选择出了最适合四轮转向汽车的控制度策略。
四、四轮转向汽车的稳定性研究1. 稳定性分析模型的建立在CarSim中，我们建立了四轮转向汽车的稳定性分析模型。
该模型包括汽车的动态模型、路面模型以及外界干扰模型等。
通过该模型，我们可以模拟出各种复杂环境下的汽车动态行为，从而对四轮转向汽车的稳定性进行分析。
2. 稳定性影响因素的分析我们通过CarSim仿真分析了影响四轮转向汽车稳定性的因素。
这些因素包括转向系统的响应速度、执行器的精度、路面状况等。
通过对这些因素的分析，我们找到了影响稳定性的关键因素，并提出了相应的优化措施。
基于Carsim的Baja赛车操纵稳定性分析及悬架关键部件优化设计
态。在本次试验过程中，用热氧老化模型来拟合不同应
变量状态下的开裂时间偏移，但当应变量较大时，可能
出现较大误差。
通过对 3 种在汽车上常见的橡胶老化种类的分析，
得到了相应优化的老化模型，说明在开发研究阶段，提
前判断该种橡胶的使用工况，在试验时施加相应的应变
侧向加速度，km/h
（°）
（°）
50
55
60
［1］李径亮，夏汤忠，陆志成基于 CarSim 的车辆自适应巡航仿真与试
验研究［J］汽车科技，2013，2（3）：46-52
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性仿真分析［J］机械设计与制造，2010，10（10）：78-80
［1-3］
车公司和高校等汽车研发机构的普遍认可
。Carsim
心距地面的高度 575 mm；轴距 2 350 mm；质心的横向偏
移量 0；簧载质量 1 050 kg；对坐标轴的惯性矩和惯性矩
0；整车高度 1 550 mm；整车宽度 1 350 mm 等。
1.2 传动系统建模
此 Baja 赛车选用 6 速 CVT 变速箱，设计数据如下：
3.05
3.51
0.43
0.52
通过对比表 1、表 2 数据得出，此 Baja 赛车应将悬
架弹簧刚度在 50~55 N·m 为最佳，操纵稳定性和越野通
过能力将得到有效提升。
［D］合肥：合肥工业大学，2005
大连：大连理工大学，2006
［6］喻凡汽车系统动力学［M］北京：机械工业出版社，2012
车操纵稳定性进行动画仿真。在 Carsim 中根据比赛赛场环境设置翻覆测试、二轮驱动转换到四轮驱动等
基于Carsim的转向系参数对车辆操纵稳定性的影响分析
作者简介:朱烨ꎬ硕士ꎬ助教ꎬ滁州职业技术学院汽车工程系ꎮ基金项目:院级质量工程项目(编号:２０１８ｚｈｋｔ０１１)ꎮ文章编号:２０９６－３８７４(２０１９)０２－００４５－０５基于Ｃａｒｓｉｍ的转向系参数对车辆操纵稳定性的影响分析朱㊀烨ꎬ杨㊀靖(滁州职业技术学院汽车工程系ꎬ安徽滁州２３９０００)摘㊀要:Ｃａｒｓｉｍ整车模型参数主要通过车辆Ｋ＆Ｃ台架测量得出ꎬ对于Ｃａｒｓｉｍ软件中完整的汽车转向系统ꎬ有些参数无法通过车辆Ｋ＆Ｃ台架测试得到ꎬ因此需要进行相关参数仿真ꎮ通过Ｃａｒｓｉｍ软件ꎬ研究转向系参数对汽车操纵稳定性的影响ꎬ为进一步研究车辆操控稳定性提供理论依据ꎮ关键词:操纵稳定性ꎻＣａｒｓｉｍꎻ仿真分析中图分类号:Ｕ４６３.３４１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀汽车的操纵稳定性是指在驾驶员不感到过分紧张㊁疲劳的条件下ꎬ汽车能遵循驾驶员通过转向系及转向车轮给定的方向行驶且当遭遇外界干扰时ꎬ汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力[１]ꎮ它反应了汽车的操控稳定程度ꎬ对汽车安全行驶有着重要意义ꎬ因此有必要对车辆的操纵稳定性进行研究ꎮＣａｒｓｉｍ软件在对车辆建模时结合了先进的动力学方法和传统的车辆动力学建模方法ꎬ可以输出很多车辆参数变量的实时响应数据ꎬ这些数据对车辆操纵稳定性的分析至关重要[２－３]ꎮ１研究方法与操纵稳定性的评价指标１.１研究方法利用整车台架测试数据及Ｆｌａｔ－ｔｒａｃ轮胎测试数据ꎬ在Ｃａｒｓｉｍ中建立了整车模型ꎬ并对其进行客观测试仿真[４]ꎮ仿真中使用实车量测的方向盘角度与实车速度ꎬ目的在于希望实车仿真与车辆实际行驶工况能够相互吻合[５]ꎮ仿真后发现ꎬ对于稳态客观测试的仿真ꎬＣａｒ￣ｓｉｍ仿真数据与实车量测数据较为吻合ꎬ如下图１ꎬ从图中可以看出ꎬ反应汽车操纵稳定性的两个指标ꎬ横摆角速度和侧向加速度的仿真结果与实际测量的曲线基本重合在一起ꎬ说明在稳态下ꎬ通过Ｃａｒｓｉｍ仿真软件可以得到可靠的车辆试验数据ꎮ图１ 稳态实测与仿真对比图５４ 第１９卷㊀第２期２０１９年２月㊀㊀㊀㊀㊀黑龙江工业学院学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.１９㊀Ｎｏ.２Ｆｅｂ.２０１９㊀㊀但对于瞬态客观测试ꎬＣａｒｓｉｍ软件仿真数据与实车量测数据吻合较差ꎬ如图２所示ꎮ图２㊀瞬态实测与仿真对比图㊀㊀吻合较差是由于软件中转向系参数设置所导致ꎬ因为在仿真中车辆模型的转向系是最简单的模型ꎬ这种转向系模型仅包含转向系基本的几何特征ꎬ对于转向系中转动惯量㊁转向系阻尼迟滞㊁转向系转向助力特征等这些参数都没有包含ꎬ所以对于瞬态客观测试仿真就无法与实测数据进行对比ꎮ因此本文研究这些未知参数是否对瞬态客观测试造成影响ꎮ１.２汽车操纵稳定性评价指标汽车操纵稳定性有主观评价和客观评价两种方法ꎮ客观评价是指通过测量表征车辆操纵稳定性的物理量ꎬ如车辆横摆角速度㊁侧向加速度㊁车身侧倾角等来进行评价ꎬ主观评价是指对包括驾驶员㊁汽车㊁环境构成的闭环系统特性分析ꎬ让专业的测评员根据试验过程中的主观感受来对操纵稳定性进行评价打分ꎬ本文以转向系转动惯量ꎬ转向系阻尼迟滞这两个未知参数为研究对象ꎬ利用软件进行仿真分析ꎬ采用客观的评价方法(车辆横摆角速度㊁侧向加速度)分析它们对汽车操纵稳定性的影响ꎮ２仿真实验分析过程２.１转向系阻尼迟滞对操纵稳定性的影响通过对车辆模型中原简单的转向系参数进行提取ꎬ建立新的完整转向系模型ꎬ将已有数据写入新的转向系模型中ꎬ对其他未知参数在Ｃａｒｓｉｍ默认数据基础上改变其数值ꎬ然后每个参数单独进行Ｓｔｅｐｓｔｅｅｒ和Ｉｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒ两个瞬态客观操稳仿真对比ꎬ每个仿真进行原数值㊁缩小数值㊁扩大数值三次仿真[６]ꎬ设置的数值如表１ꎮ表１㊀转向系阻尼迟滞参数设置仿真项目转向系阻尼迟滞设置/Ｎ/(ｍ/ｓ)Ｓｔｅｐｓｔｅｅｒ０.０２５Ｓｔｅｐｓｔｅｅｒ１０.００２５Ｓｔｅｐｓｔｅｅｒ２０.２５Ｉｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒ０.０２５ＮＩｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒ１０.００２５Ｉｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒ２０.２５㊀㊀经过软件仿真ꎬＳｔｅｐｓｔｅｅｒ仿真结果如下ꎮ图３㊀三组Ｓｔｅｐｓｔｅｅｒ操稳仿真图６４ 第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀黑龙江工业学院学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年㊀㊀从图３可以看到三组Ｓｔｅｐｓｔｅｅｒ下车辆的侧向加速度的仿真曲线重合在一起ꎬ横摆角速度的仿真曲线随着仿真参数的变化也同样重合了ꎬ说明该仿真条件下转向系阻尼迟滞的参数变化对汽车操纵稳定性没有影响ꎮ表２㊀三组Ｓｔｅｐｓｔｅｅｒ实验指标值实验指标ＳｔｅｐＳｔｅｅｒＳｔｅｐＳｔｅｅｒ１ＳｔｅｐＳｔｅｅｒ２横摆角速度响应时间(ｓ)１０.３３１０.３３１０.３３横摆角速度峰值响应时间(ｓ)１０.４７１０.４７１０.４７横摆角速度超调量(％)０.１８０.１８０.１８侧向加速度响应时间(ｓ)１０.４４１０.４４１０.４４横摆角速度总方差０.０３０.０３０.０３侧向加速度总方差０.０４０.０４０.０４㊀㊀从表２实验指标上看ꎬ在三组不同的Ｓｔｅｐｓｔｅｅｒ下反应车辆操纵稳定性的实际测量数据一致ꎬ说明转向系阻尼迟滞参数对汽车操纵稳定性没有影响ꎮＩｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒ仿真结果如下ꎮ图４㊀三组Ｉｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒ操稳仿真图㊀㊀从图４可以看到三组Ｉｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒ下车辆的侧向加速度和横摆角速度仿真曲线重合ꎬ说明该仿真条件下转向系阻尼迟滞的参数变化对汽车操纵稳定性没有影响ꎮ表３㊀三组Ｉｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒ实验指标值实验指标ＩｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒＩｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒ１Ｉｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒ２谐振峰水平(１/ｓ)０.３４３０.３４３０.３４３谐振频率(Ｈｚ)１.７００１.７００１.７００谐振频率下的相位差(ｄｅｇ)－６６.２５４－６６.２５４－６６.２５４１Ｈｚ＆ＹａｗＲａｔｅ的相位差(ｄｅｇ)－３３.０９２－３３.０９２－３３.０９２１Ｈｚ＆Ａｙ的相位差(ｄｅｇ)－４２.４５８－４２.４５８－４２.４５８ＡｙＭａｘ(ｇ)０.５５８０.５５８０.５５８１Ｈｚ＆ＹａｗＲａｔｅ与Ａｙ的相位差(ｄｅｇ)９.３６６９.３６６９.３６６㊀㊀从表３实验指标上可以看出ꎬ三组不同的Ｉｍ￣ｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒ下反应车辆操纵稳定性的实际测量数据一致ꎬ综合以上两种仿真结果得出:转向系阻尼迟滞参数对车辆瞬时操纵稳定性没有影响ꎮ２.２转向系转动惯量对操纵稳定性的影响表４为转动惯量仿真参数的设置ꎬ为研究在Ｓｔｅｐｓｔｅｅｒ和Ｉｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒ两个瞬态下对操控稳定性影响ꎬ都进行原始值㊁缩小数值㊁扩大数值三次仿真ꎮ转向系转动惯量参数原始为０.００５ｋｇ ｍ２ꎬ然后分别缩小ꎬ扩大数值ꎬ这样能够更加全面的分析问题ꎮ表４㊀转向系转动惯量参数设置仿真项目转向系转动惯量设置/ｋｇ ｍ２Ｓｔｅｐｓｔｅｅｒ０.０１Ｓｔｅｐｓｔｅｅｒ１０.００５Ｓｔｅｐｓｔｅｅｒ２０.１Ｉｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒ０.０１Ｉｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒ１０.００５Ｉｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒ２０.１㊀㊀Ｓｔｅｐｓｔｅｅｒ仿真结果如图５ꎬ可以看到三组Ｓｔｅｐｓｔｅｅｒ仿真下三条仿真曲线并未重合ꎬ当转向系转７４㊀第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀基于Ｃａｒｓｉｍ的转向系参数对车辆操纵稳定性的影响分析㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年㊀动惯量设置值为０.１ｋｇ ｍ２时ꎬ车辆侧向加速度和横摆角速度明显增大ꎬ这对于汽车的稳定性不利ꎬ另外两条曲线基本重合ꎬ说明转随动惯量的增大ꎬ对车辆瞬时操纵稳定性的影响越明显ꎮ图５㊀三组Ｓｔｅｐｓｔｅｅｒ操稳仿真图表５㊀三组Ｓｔｅｐｓｔｅｅｒ实验指标值实验指标ＳｔｅｐＳｔｅｅｒＳｔｅｐＳｔｅｅｒ１ＳｔｅｐＳｔｅｅｒ２横摆角速度响应时间(ｓ)１０.３３１０.３３１０.３４横摆角速度峰值响应时间(ｓ)１０.４７１０.４７１０.４７横摆角速度超调量(％)０.１８０.１８０.２０侧向加速度响应时间(ｓ)１０.４４１０.４４１０.４４横摆角速度总方差０.０３０.０３０.０３侧向加速度总方差０.０４０.０４０.０４㊀㊀通过表５可以看出ꎬ转向系转动惯量设置值为０.１ｋｇ ｍ２时ꎬ稳定性的实验指标略有变化ꎬ说明转动惯量的大小会对车辆瞬时操纵稳定性造成影响ꎮＩｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒ仿真结果如下:图６㊀三组Ｉｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒ操稳仿真图㊀㊀通过图６可以看到三组Ｉｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒ仿真下曲线并未重合ꎬ当转向系惯量设置值为０.１ｋｇ ｍ２时ꎬ车辆侧向加速度和横摆角速度明显大于其他两种情况ꎬ这对于汽车的稳定性不利ꎮ综合仿真结果表明转向系转动惯量值对车辆瞬态操纵稳定性有一定的影响ꎮ８４ 第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀黑龙江工业学院学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年表６㊀三组Ｉｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒ实验指标值实验指标ＩｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒＩｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒ１Ｉｍｐｕｌｓｅｓｔｅｅｒ２谐振峰水平(１/ｓ)０.３４３０.３４２０.３７３谐振频率(Ｈｚ)１.７００１.７００１.８００谐振频率下的相位差(ｄｅｇ)－６６.２５４－６６.２１９－７３.３７２１Ｈｚ＆ＹａｗＲａｔｅ的相位差(ｄｅｇ)－３３.０９２－３３.１０９－３２.７８９１Ｈｚ＆Ａｙ的相位差(ｄｅｇ)－４２.４５８－４２.４５９－４２.４６７ＡｙＭａｘ(ｇ)０.５５８０.５５７０.５８１１Ｈｚ＆ＹａｗＲａｔｅ与Ａｙ的相位差(ｄｅｇ)９.３６６９.３５０９.６７９㊀㊀从表６实验指标上看有变化ꎬ随转向系惯量参数的增大ꎬ车辆瞬态侧向加速度变大㊁滞后相位变大ꎬ综合以上两种仿真结果可以看出转向系转动惯量参数对车辆瞬时操纵稳定性具有一定影响ꎮ３结论通过对仿真结果的分析ꎬ转向系阻尼迟滞对车辆瞬态操稳几乎没有影响ꎻ转向系转动惯量对车辆瞬态操控稳定性有一定的影响ꎮ通过Ｃａｒｓｉｍ软件可以分析很多未知参数对车辆操纵稳定性的影响ꎬ为进一步研究车辆操纵稳定性提供理论依据ꎮ参考文献[１]余志生.汽车理论[Ｍ].５版.北京:机械工业出版社ꎬ２０１０.[２]郭建辉ꎬ司利增.基于Ｃａｒｓｉｍ的整车半主动悬架控制策略仿真研究[Ｄ].青岛:青岛理工大学ꎬ２０１７.[３]唐自强ꎬ龚贤武ꎬ等.分布式驱动汽车自适应差速仿真研究[Ｊ].合肥工业大学学报(自然科学版)ꎬ２０１７ꎬ６２(１０):１３２０－１３２５.[４]鲁玉萍.基于Ｃａｒｓｉｍ的车辆动力学建模与仿真分析[Ｊ].上海汽车ꎬ２０１６ꎬ２３(０２):３４－３７.[５]陈朋.车辆主动转向和独立驱动系统集成控制研究[Ｄ].青岛:青岛理工大学ꎬ２０１６.[６]郝亮.基于Ｃａｒｓｉｍ的汽车ＡＢＳ整车控制研究[Ｊ].中国工程机械学报ꎬ２０１４ꎬ１４(０６):４８１－４８６.ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＳｔｅｅｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｏｎＶｅｈｉｃｌｅＣｏｎｔｒｏｌＳｔａｂｉｌｉｔｙＢａｓｅｄｏｎＣａｒｓｉｍＺｈｕＹｅꎬＹａｎｇＪｉｎｇ(ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＣｈｕｚｈｏｕＶｏｃａｔｉｏｎａｌａｎｄＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅꎬＣｈｕｚｈｏｕꎬＡｎｈｕｉ２３９０００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＡｖｅｈｉｃｌｅｍｏｄｅｌｍａｉｎｌｙｃｏｍｅｓｆｒｏｍｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅＫ＆Ｃｂｅｎｃｈｔｅｓｔｄａｔａ.Ｆｏｒｔｈｅｃｏｍｐｌｅｔｅａｕｔｏｍｏ￣ｔｉｖｅｓｔｅｅｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍꎬｔｈｅｒｅａｒｅａｌｏｔｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅｓｔｅｅｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｔｈａｔａｒｅｎｏｔａｖａｉｌａｂｌｅｔｏｔｈｅＫ＆ＣｂｅｎｃｈｔｅｓｔꎬＲｅｌｅｖａｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｎｅｅｄｅｄꎬｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｙｏｎｖｅｈｉｃｌｅｃｏｎ￣ｔｒｏｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｖｅｈｉｃｌｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔａｂｉｌｉｔｙꎻＣａｒｓｉｍꎻｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎａｌｙｓｉｓＣｌａｓｓＮｏ.:Ｕ４６３.３４１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＤｏｃｕｍｅｎｔＭａｒｋ:Ａ(责任编辑:宋瑞斌)９４㊀第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀基于Ｃａｒｓｉｍ的转向系参数对车辆操纵稳定性的影响分析㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年㊀。
基于CarSim的电动助力转向系统仿真与硬件在环验证
基于CarSim的电动助力转向系统仿真与硬件在环验证一、本文概述随着汽车工业的快速发展，电动助力转向系统（Electric Power Steering, EPS）已成为现代车辆的重要组成部分。
EPS系统不仅提高了驾驶的便捷性和舒适性，同时也对车辆的操纵稳定性和安全性起着至关重要的作用。
然而，EPS系统的设计和优化面临着众多挑战，包括系统性能的优化、安全性的保障以及成本的控制等。
因此，对EPS系统进行精确而高效的仿真分析以及硬件在环验证成为了研究和开发过程中的关键步骤。
本文旨在介绍基于CarSim的电动助力转向系统仿真与硬件在环验证的研究方法和技术。
本文将概述EPS系统的基本原理和结构，以及其在车辆动力学中的作用。
本文将详细介绍CarSim仿真软件在EPS 系统仿真中的应用，包括建模过程、仿真参数设置以及仿真结果的分析和处理。
接着，本文将探讨硬件在环验证的重要性，以及如何在CarSim环境中实现硬件在环验证。
本文将通过实例分析，展示基于CarSim的EPS系统仿真与硬件在环验证的实际应用效果，为EPS系统的设计和优化提供有效的技术支持。
通过本文的研究，旨在为EPS系统的研究者和工程师提供一种基于CarSim的仿真与硬件在环验证的方法论，以提高EPS系统的开发效率和性能优化，为现代汽车工业的发展做出贡献。
二、EPS系统原理及CarSim仿真建模电动助力转向系统（EPS，Electric Power Steering）是一种先进的汽车转向系统，旨在通过电机提供辅助转向力矩，以提高驾驶的舒适性和安全性。
EPS系统主要由转向传感器、车速传感器、电机、电子控制单元（ECU）等组成。
当驾驶员转动方向盘时，转向传感器检测方向盘的转角和转速，车速传感器则检测车辆的速度。
这些信息被传递给ECU，ECU根据预设的控制策略计算出所需的辅助转向力矩，并控制电机产生该力矩，从而帮助驾驶员更轻松、更稳定地驾驶汽车。
为了对EPS系统进行仿真分析，我们采用了CarSim软件。
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Electronic technology •
电子技术
Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 123
【关键词】电子稳定系统 Carsim 联合仿真 Fishhook 控制算法
电子稳定性控制系统(Electronic Stability Control, ESC)是一种新型主动安全系统，是ABS 和TCS 两种系统功能的延伸。
电子稳定性控制系统在实现按理想轨迹行驶的同时，改善汽车的方向稳定性和操控性能。
由于考虑到电子稳定系统研制的复杂性，特别是在ESC 试车时所需运行工况都是非常恶劣和危险的，加快研发进度和研发的经济效益，在研究初期，对电子稳定系统进行软件仿真显得尤为重要。
1 电子稳定系统构成与工作过程
1.1 ESC系统结构组成
汽车ESC 系统主要由电子控制单元(ECU)、各种传感器及执行器三部分组成。
（1） ESC 系统中的传感器主要有:横摆角速度传感器、轮速传感器、转向传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器、制动压力传感器、纵向加速度传感器、车身翻转角速度传感器等，采用这些传感器采集汽车行驶状况的各种信息。
（2）电子控制单元(ECU):电控单元ECU 接收上述各传感器的信号后，然后进行分析、判断、计算从而得出汽车的运行状态，进而发出控制指令，控制一个或多个车轮制动器的制动力，使汽车按照驾驶员所期望的理想路线行驶。
（3）执行器:接收电子控制单元(ECU)发出的命令信号，同时执行控制信号。
ESC 系统中的执行器:制动系统和发动机管理系统。
1.2 ESC系统工作过程
ESC 系统的工作过程可概括为信号采集、信号处理计算及ECU 判断、执行器执行。
2 基于CARSIM与SIMULINK联合控制仿真平台
Carsim 车辆电子稳定系统控制分析
文/朱成水 张天华 陆盛祥
2.1 电子稳定系统联合仿真平台构建
(1) 点击图中Test Speci fication 的下三角，选择相应的车型，或者点击进入根据参数建立自己实际所要车型。
(2)在Procedure 下新建或一个所要求的仿真工况（或选择满足用户需求的已有工况）：
(3) Simulink 接口
A ：点击Model 图标所示的下三角，选择‘Models:Simulink ’。
B:自定义carsim 车型的在simulink 中的输入输出变量，选择simulink 的工作路径（已经建立的simulink 的文件）。
1、定义CarSim 的导入变量：
选择‘I/O Channels:Import ’，然后按
图1：ESC 系统结构图
图2：有无ESC 控制的.mdl
电子技术
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124 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering
图新建导入变量；浏览找到Readme file for output ，选择i_i_imports_tab.txt 。
定义导入所需变量。
2、定义CarSim 的导出变量：
定义CarSim 的导出变量与定义CarSim 的导入变量相同，浏览找到Readme file for output ，这里为i_i_outputs_tab.txt 。
定义CarSim 的导出变量2.2 ECS控制策略
在ECS.mdl 可以写入控制策略，ESC 的控制框图如图形成闭环：
这样，最终在建立的.MDL 文件中就形成了Carsim 与simulink 联合仿真平台，如图2所示。
操作者可以在carsim 根据需要重定义汽车仿真控制实际所需要的输入、输出变量，供在simulink 进行控制算法搭建的使用。
其中上图中的Electronic Stabilish controller 如图3所示。
其中，系统理想参考横摆角速度的计
算公式如下：
为理想参考横摆角速度，为车辆纵向速度，前轮转角，为车辆轴距，
K 为车辆稳定性
基于在Carsim 与simulink 中形成的仿真平台，搭建了以横摆角速度作为控制变量的电子稳定系统对残差进行PD 控
制。
在有此控制算法建立的平台上，本文进行了ROLLOVER STEER INPUT 稳定仿真。
方向盘输入转角如图4。
3 仿真结果与分析
在针对电子稳定系统测试的FISHhook 测
试工况下，对于有无ESC 控制算进行仿真，汽车模型参数选择E-Class,SUV ,仿真结果如图5。
从图5、6中，明显看出有无ESC 控制的汽车在Fishhook 测试工况下。
电子稳定系统在危险恶劣工况的介入，使汽车具有很好
的稳定性。
在图6中的Four-wheel brake wheel cylinder pressure ，有ESC 控制算法，汽车通过轮缸对车轮进行ESP 控制制动，达到控制汽车稳定性，图7由于没有ESP 系统，当汽车失去稳定性时，不能主动通过制动，增加你像横摆力矩，从而增加汽车稳定性。
而且在图6、7中的Yaw Rate ，对比可知由于没有ESC 控制系统的介入，汽车的横摆率最后是发散的。
4 总结
在本文中，主要是介绍关于ESC 电子
稳定系统的控制算法研究。
在Carsim 建立simulink 接口，并在simulink 中利用由Carsim 导入带有自定义的输入输出汽车模型，进行ESC 算法搭建。
本文在形成的仿真平台上，又对车体、空气动力学、动力传动系统、制动系统、转向系统、悬架、轮胎模型建模的基础，搭建在打开的.MDL 文件中搭建了相应的控制算法，并比较有无ESC 控制汽车运行的效果。
参考文献
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作者单位
上海汽车集团股份有限公司培训中心 上海市 200086
图3：电子稳定系统控制器图4：方向盘转角输入
图5：带ESC 的仿真结果
图6：没有ESC 的仿真结果。