基于adams和matlab的汽車esp聯(lián)合仿真

1、基于ADAMS和MATLAB的汽車ESP聯(lián)合仿真仇建華，張永輝，王鑫(西安航空技術(shù)高等?？茖W(xué)校車輛與醫(yī)電工程系陜西西安710077)摘要摘要：用ADAMsCar建立了汽車整車模型，用MAILABSMULINK建立汽車二自由度模型，得到反映不同車速和轉(zhuǎn)角下汽車?yán)硐霗M擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角，然后建立ADAMsCar和MAILABSMULINK的通信聯(lián)系，在MAILABSMULINK環(huán)境下建立模糊控制的仿真模型，進(jìn)行汽車ESP系統(tǒng)的仿真研究。仿

2、真結(jié)果表明：ESP系統(tǒng)控制可以改善了汽車行駛穩(wěn)定性，提高汽車行駛安全性。關(guān)鍵字關(guān)鍵字：ESP；ADAMsCar；MAILAB；模糊控制；聯(lián)合仿真中圖分類號(hào)中圖分類號(hào)：U461.91文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)文章編號(hào)：16720032（2010）03001204ESP即電子穩(wěn)定系統(tǒng)，是當(dāng)前汽車主動(dòng)安全裝置的最高形式。它是在汽車自動(dòng)防抱動(dòng)系統(tǒng)ABS和驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)ASR基礎(chǔ)上加以系統(tǒng)控制，具有對(duì)制動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償和修正的綜合

3、控制效果。汽車ESP系統(tǒng)能主動(dòng)分析、判斷汽車各種運(yùn)行狀態(tài)，并能夠糾正駕駛錯(cuò)誤，能在汽車極限運(yùn)行的情況下自動(dòng)輔助駕駛員控制汽車，尤其是在高速行駛時(shí)，對(duì)汽車橫向穩(wěn)定性有著很好的控制作用，能最大可能的保證汽車的行駛安全。國外很多中高級(jí)轎車把ESP系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)配置，國內(nèi)裝配率比較低。只有少數(shù)汽車廠和高校對(duì)ESP系統(tǒng)的控制方法進(jìn)行了研究。本文以某型后驅(qū)轎車為研究對(duì)象，利用ADAMsCar和MAILABSMULINK對(duì)汽車進(jìn)行聯(lián)合仿真研究，基于AD

4、AMsCar建模的優(yōu)點(diǎn)，不需要建立數(shù)學(xué)模型，建立了直觀的三維汽車模型，能夠比較真實(shí)地反映出汽車的動(dòng)力學(xué)特性，仿真結(jié)果具有可信性。1建模建模1.1整車動(dòng)力學(xué)模型整車動(dòng)力學(xué)模型用ADAMsCar建立某后橋驅(qū)動(dòng)轎車的整車動(dòng)力學(xué)模型，如圖1所示。若需要建立的子模型有：前懸架、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、前后輪、制動(dòng)系統(tǒng)等。建模后，一般通過道路虛擬實(shí)驗(yàn)法來檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷恼_與否，通常采用的實(shí)驗(yàn)方法有：移線實(shí)驗(yàn)、蛇形實(shí)驗(yàn)、瞬態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)等。該模型經(jīng)過

5、移線試驗(yàn)證明是正確的。2控制策略及仿真控制策略及仿真ESP系統(tǒng)的控制過程是通過各種傳感器(車速傳感器、橫擺角速度傳感器等)獲得汽車的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與由汽車參考模型得到的理想?yún)?shù)值做比較判斷汽車是否處于行駛穩(wěn)定狀態(tài)從而控制汽車的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)實(shí)際側(cè)向力與理想汽車模型計(jì)算出的側(cè)向力存在一定偏差時(shí)則實(shí)際橫擺角速度和實(shí)際質(zhì)心側(cè)偏角與理想汽車模型計(jì)算的參考橫擺角速度和參考質(zhì)心側(cè)偏角之間存在一定偏差若偏差值在允許范圍之內(nèi)認(rèn)為汽車的行駛狀態(tài)穩(wěn)定若偏差值超過允

6、許的范圍就需要對(duì)汽車進(jìn)行控制。ESP系統(tǒng)控制的目標(biāo)有2個(gè)即保持汽車?yán)硐胲壽E和穩(wěn)定性控制對(duì)于軌跡問題可以用質(zhì)心側(cè)偏角來描述而對(duì)于穩(wěn)定性可以用橫擺角速度來描述。在設(shè)計(jì)控制器時(shí)可以使用其中1個(gè)參數(shù)作為控制量也可以2個(gè)參數(shù)都作為控制量。本文同時(shí)采用2個(gè)參數(shù)作為輸入控制量。2.1模糊控制器設(shè)計(jì)模糊控制器設(shè)計(jì)如圖3所示二維模糊控制器的輸入變量為實(shí)際橫擺角速度、質(zhì)心側(cè)偏角與汽車參考模型輸出的參考橫擺角速度及質(zhì)心側(cè)偏角之間的誤差e以及誤差變化率。制動(dòng)力

7、矩作為模糊控制器的輸出變量控制器根據(jù)輸入量的變化計(jì)ceTM算出所需的制動(dòng)力矩的大小最后通過制動(dòng)力分配系統(tǒng)傳遞給各個(gè)車輪的控制器。圖3模糊控制器2.2聯(lián)合仿真控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)聯(lián)合仿真控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)將ADAMSControls導(dǎo)出的文件導(dǎo)入到MATLAB當(dāng)前的工作目錄下在MATLAB軟件中調(diào)取ADAMSCAR子系統(tǒng)模型再加入模糊控制系統(tǒng)即建立聯(lián)合仿真控制系統(tǒng)的模型。此模型通過質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度2個(gè)變量進(jìn)行聯(lián)合反饋控制如圖4所示圖中Add為加權(quán)