汽车底盘集成控制动力学模型发展

汽车底盘集成控制动力学模型的发展

摘要：当今时代，科技在不断的发展，关于汽车方面的操纵性、舒适性和安全性等问题都开始成为人们的热议话题，一些高科技的系统都相继的应用到了现代的汽车上。其中，汽车的底盘有很多的子系统的局部性能都可以通过电子控制技术来改善。汽车底盘的系统正在朝着集成化控制的方向发展，这样就可以减少装车的成本，从而使各个系统之间更好的协调工作，而集成控制最关键的就是建立动力学模型。所以，笔者将在此简单地谈一谈汽车底盘集成控制动力学模型方面的情况。

关键词：汽车底盘；集成控制；动力学模型

引言：

现如今，电子控制技术已经在汽车上有了十分广泛的应用，其中，有些控制汽车局部功能的电子控制技术也开始得到研究，甚至，有些研究已经发展的相当成熟。汽车是一个庞大的机电系统，它的局部性能不能完全体现出它性能的好坏，所以，这就需要尽可能的让汽车在某一个工况下，其各种性能都能够在一定程度上达到最优。在另一方面，因为各种电子控制系统都开始应用到汽车上，所以导致车内的结构更加复杂，使车辆的维修出现了一定的困难，造成了不小的浪费。对汽车底盘控制系统的动力学模型和汽车系统之间动力学关系的研究将会成为研究汽车电子控制系统的关键。

一、关于汽车电控系统动力学模型的发展

现如今，有些汽车底盘的电子控制系统已经发展的相当成熟，比

如tcs、ass、abs、4w等[1]。随着时间的发展和技术的完善，汽车的结构也在不断地变得复杂，对其性能的要求也在不断地提高，汽车的电子控制系统动力学模型也将向着更加完善的方向发展。1.行驶系的动力学模型

汽车的悬架和轮胎对于汽车行驶的平稳以及操控的稳定都有着

十分重要的关系，其中，对于ass来说，它最经典的动力学模型主要是二自由度模型、四自由度模型[2]。渐渐地，人们对舒适性的要求也开始提高了，于是，在经典模型的基础上，又加入了对座椅和发动机的考虑，这样，六自由度模型和八自由度模型就产生了。

2.转向控制系统动力学模型

在研究汽车操纵稳定的时候，无论是二自由度模型还是四自由度模型，它们都是将整个车的横摆角速度（γ）以及质心侧偏角（β）当作控制目标的。其中，在四自由度模型中会考虑到前后轮的转角，更接近于现实，也就是说，相对于二自由度模型来说，四自由度模型更能够反应整部车的性能。

在上述公式当中，前轮转向角（δf）和后轮转向角（δr）是控制参数，让汽车的侧偏角（β）尽量保持为0，横摆的角速度（γ）或者是侧向的加速度向着转向相应特性的方向接近。

3.制动系统和驱动系统动力学模型

对于abs来说，它的单论模型已经到了很成熟的地步了，一般来说，判断车轮是否即将抱死的依据是根据车轮角的减速度以及滑动率，也可以根据汽车的减速度和参考车速来判定。对汽车车轮的制

动力矩进行控制可以使车轮在汽车制动的时候，尽量处在峰值附着系数的附近。此外，除了abs以外，还有asr，这是一种在驱动过程中，可以有效的防止驱动车轮出现滑转现象的控制系统，它主要是利用牵引力来对驱动车轮实现滑转控制的，所以，它还被称之为牵引力控制系统。

二、集成动力学的模型研究

在对汽车底盘控制系统的开发过程中，会遇到各种的难题，这些难题会为各个单项控制系统带来较多的麻烦，使它们之间的控制不能相互协调[3]。所以，将汽车底盘的控制技术由单项控制转变为集成控制，将会把汽车的整体控制发挥到最佳的效果。

1.集成模型——数学模型

汽车需要一个考虑牵引、制动和转向的关于整车的动力学模型，这种模型如果想要实现对整车底盘系统的控制就需要把多个变量

协调起来。某工业大学将电动助力转向和主动悬架集成起来进行控制，这对于汽车来说，可以提高它的平稳性，对于汽车行驶的安全性来说，也大大的提高了，它在转弯的时候有考虑到abs的性能在受到侧动力时候的情况。其底盘的各个子系统间的练习图如图1.

所示。

图1.底盘各个控制系统间的动力学关系图

对底盘控制系统进行多个子系统集成的时候，就需要更多的整车的自由度。这种汽车模型称之为数学模型。因为在集成的过程中会考虑到微积分的运算、代数方程的运算，所以就增加了集成的困难，

特别是在控制计算的时候，所耗费的时间比较多，而且，其速度和精度可能都不能达到预期的要求。

2.集成模型——多体力学模型

对于多体力学来说，它主要是对大量刚体所构成的复杂的系统来处理的，实现高度的程序化是它的目标。多体力学理论对汽车底盘集成控制系统力学模型来说有非常明显的优势。将汽车的底盘按照功能划分成不同的子系统，然后再利用多体力学的理论建立起一个可以反映各个系统之间联系的模型，从而把汽车行驶的平稳性和操作的稳定性提高。

三、结语

汽车系统研究工作的基础是对汽车系统动力学模型的建立。在研究的过程当中需要细致深入的分析汽车底盘集成控制系统的系统组成和工作的原理，从而建立起相对来说比较完成的车辆系统动力学模型。在今后的应用和发展当中，笔者相信，汽车底盘集成控制动力学模型将会做的更好，它会向着更加发达全面的方向发展。参考文献：

[1]王启瑞，刘立强，陈无畏.基于随机次优控制的汽车电动助力转向与主动悬架集成控制[j].中国机械工程，2010（08）.

[2]马岳峰，刘昭度，宋明，张景波.轿车asr的adams/car和matlab联合仿真[j].计算机仿真，2011（04）.

[3]陈黎卿，郑泉，陈无畏，王继先，夏萍.基于adams和simulink 联合仿真的主动悬架控制[j].农业机械学报，2012（04）.