汽车驱动防滑控制系统控制算法的研究

１ ＡＳＲ基 本 原 理
在 驾 驶 员 、汽 车 和 环 境 三 者所 组 成 的 闭环 系 统 中 ．汽车和环境 之间 的最基本联 系是轮胎和路 面之 间 的作 用 力 （包 括 纵 向力 和侧 向力 、法 向力 以及 回正 力 矩 、翻 转 力 矩 等 ）如 图 １所 示 ．汽 车 的行 驶 状 态 主 要 是 由轮 胎 和路 面 的 作 用 力 决 定 的 ， 因此 驾 驶 员 对 汽车 的控制实质上是在控制轮胎 与路 面的作用 力．
中图分 类号 ：Ｕ ４６３．５
文 献标 识码 ：Ａ
文章 编 号 ：１６７２—４０２Ｘ（２０１１）０２—００２７—０４
Ｏ绪 论
汽车驱 动 防滑 控制系 统ｆ简 称 ＡＳＲ）是 通过 自动 控制 驱动车轮 的驱动力矩 ，在汽 车驱动起步 、加速或 减 速 时 使 驱 动 轮 不 致 过 度 滑 转 ，以提 高 汽 车 的驱 动 性 、稳 定 性 及 安 全 性 能 的控 制 系 统 ．
之 间 的 下 述关 系 ，称 为 滑转 率 Ａ
ＡＤ＝『（ ，）／Ｖｗ］ｘｌＯ０％．
（１）
在 附 着 状 况 良好 的 路 面 ．车 辆 可 以获 得 较 好 的
附 着 状 况 和 驱 动 力 以及 正 常 的稳 定 性 与 操 纵 性 能 ．
但 驱 动 轮 受 某 些 工 况 的影 响 ，从 而使 车 轮发 生 滑 转 ．
汽 车 加 速 行 驶 时 ．如 果 作 用 于 驱 动 轮 上 的驱 动 力 过 大 ，车 轮 将 发 生 滑 转 ，轮 速 加 快 ，车 身 速 度 由于 车轮滑 转而降低 ，车轮 处于既滚 动又滑转状 态．那么
车 轮 的 瞬 时 速 度 与 车 身 相 对 于 路 面 的 瞬 时 速 度
． ２８ ．
罗锡 才 黄 华 ：汽车 驱动 防滑控 制 系统控 制算法 的研 究
第 ２期
而 使 车 辆 丧 失 稳 定 性 与 正 常 操 纵性 ． 驱 动 防 滑控 制 系统 不 仅要 能 自适应 控 制 驱 动
力 ，还 要 能 根 据 不 同 的路 面 附 着 系 数 采 用 不 同 的控 制方 式 ，而且要 求反应要迅速精 确．如何更好 识别路 面 附 着 系 数 达 到 最 佳 目标 滑 转 率 成 为 ＡＳＲ研 究 难 点 ．附 着 系数 大 小 取 决 于 车 轮 和地 面 本 身 的 状 况 及 二 者 之 间 的运 动 状 况 ．由 大 量 的证 明 ，附 着 系 数 与 滑 转 率 之 间 存 在 一 定 的相 互 关 系 ，如 图 ２所 示 ．从 图 中 可 以看到 。滑转 率 随纵 向 附着系数 Ｊｓ 的增 大而 增 大 ；当滑转率 达到 某一值 时 ，Ｉｓ 达到 最大值 ；滑转率 继续增 加 ， 反而 随之下 降 ；当滑转率 达到 １００％时 ， 车轮 发 生 纯 滑 转 ．横 向 附 着 系 数 随 滑 转 率 的增 大 而 急 剧 减 小 ．因此 ，要 控 制 滑 转 率 在 最 佳 目标 范 围 。 如 图 ２中的 灰 色 区域 ．此 处 得 驱 动 轮 的 较 大 ，同 时 也有 比较 大 的 ，不 仅 具 有 最 大 的 驱 动力 ，而 且 具 有 较大转 向力和防止侧滑 的侧 向力．
收 稿 日期 ：２０１１－０４—１０ 作者 简 介 ：罗锡才 （１９８３一），男 ，广 东湛 江人 ，硕 士 ，广 东科 技 贸易职 业学 院助 教．研究 方 向 ：汽车控 制系 统．
黄 华 （１９８１一），男 ，广 东河 源人 ，硕士 ，广 东科 技 贸易 职业 学 院讲师 ．研究 方 向 ：汽车 电子及 排放 ．
（２）发 动 机 功 率 突 然 变 小 （仍 处 于 驱 动 工 况），由于 发 动 机 制 动 的影 响车 轮转 速 受 到 限 制 。在 附着 状 况 较 差 的 路 面 上 同样 会 产 生 驱 动 轮 滑 转 ，稳 定 性 与 操 纵 性 能 下 降．
（３）发动机 维持 正常 的动力 ，但 路面 附着 系数 的 值 突 然 变小 ，使 得 驱 动 轮 附着 力 随 之 突 然 变 小 而 驱 动力 瞬间超过 所决定 的附着力极 限 。驱动轮滑移 从
ＡＳＲ的作用是 当汽车加 速时将滑动率控 制在一 定 的范 围内 。从 而防止驱 动轮快速滑 动．它 的功 能一 是提 高牵引力 ：二是保 持汽 车的行驶稳定 ．没有 ＡＳＲ 的 汽 车 行 驶 在 低 附 着 路 面 上 加 速 时 驱 动 轮 容 易 打 滑 ，如 果 是 后 驱 的车 辆 容 易 甩 尾 ；如 果 是 前 驱 的 车辆 容 易 方 向失 控 带 有 ＡＳＲ系 统 的 车 辆 ，能 够 在 驱 动 的 过程 中 ，特别是在起 步 、加速 、转弯 、左右路 面情况 不 同 产 生 的 左 右 轮 速 不 平 衡 等 状 况 …。有 效 地 防 止 驱 动 车 轮 发 生 过 分 滑 转 ．保 持 车 辆 行 驶 的 稳 定 性 ．转 向 操 纵 能力 以及 提 高 加 速 性 能 、安 全 性 ．
摘 要 ：介 绍计 算机 驱 动 防滑控 制 系统 的概念 、作 用 、工作 原理 及 控 制算 法 ．在 低 附 着 系数 路 面上 基 于滑 转 率
门 限值 驱 动 防滑控 制 的计 算机 仿真 ，可为 汽车驱 动 防滑 控制 系统 的设 计提供 理论 依 据 ．
关 键词 ：驱 动 防滑控 制 系统 ；控制 算法 ；逻 辑 门限值 ；汽 车
从 动 轮 受 力 圈
驱动轮￣ －ｊｉｉｔ
图 １ 前 后 轮 受 力 分析
（１）车辆 发 动 机 输 出 功 率 突 然 加 大 ，驱 动 轮 转 矩 随之增加 而附着条件未 变 ，则 驱动轮 动力超过所 决 定 的 附 着 极 限 时 ．此 时 车辆 驱 动 力 并 不 随发 动 机 功 率 加 大 而 成 正 比加 大 。车 轮 产 生 滑 转 ，同时 由 于驱 动 轮 滑 转 而 导 致 横 向 附 着 系 数 减 小 ．轻 微 的干 扰 力 即可 使 车辆 丧 失 稳 定 性 和正 常操 纵 性 ．
２０１１年 第 ２期
广 东技 术师 范 学院 学报 （自然科 学 ）
Ｊｏｕｒｎ ａｌ ｏｆ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ 来自ｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｎｏ．２．２０１ １
汽车驱动 防滑控 制 系统控 制算 法的研 究
罗锡 才 黄 华
（广 州科 技 贸易 职业 学 院 ，广 东 广州 ５１０５４０）