汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)仿真研究.pdf

1、車輛的操縱穩(wěn)定性是汽車行駛安全性能的重要指標(biāo),它主要指汽車在行駛過程中能否按照駕駛的意圖行駛,并且能抵抗外界干擾保持穩(wěn)定行駛的能力。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,汽車的保有量逐年增加。另外,高速公路的延伸也使得汽車運行速度大幅提高,加之駕駛員駕駛技術(shù)的不一致性,導(dǎo)致交通事故頻繁發(fā)生。提高汽車的操縱穩(wěn)定性無疑可以大大降低交通事故的發(fā)生率。因此,汽車行駛的安全性越來越受到人們的高度重視。汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(ESP)作為汽車最重要的電子裝置之一,能有效

2、的控制車輛行駛時的側(cè)向穩(wěn)定性,最大限度的減小交通事故的發(fā)生。
　　汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的控制策略分為上層控制和下層控制。上層一般基于直接橫擺力矩控制(DYC)而輸出控制力矩,下層控制一般采用低頻脈寬調(diào)制(LPWM)的方式并結(jié)合輪胎模型產(chǎn)生輪胎縱向力。由于 LPWM的輸出頻率小于開關(guān)閥的響應(yīng)頻率,故存在一些不足之處:在高速開關(guān)閥工作工程中,閥芯與閥座之間不斷產(chǎn)生金屬噪聲;輪缸壓力波動較大,輸出壓力控制不準(zhǔn)確;制動踏板產(chǎn)生抖動等。另外,

3、在大量的研究中很多時候由于液壓系統(tǒng)建模的困難性,在進行控制系統(tǒng)的設(shè)計中忽略了液壓系統(tǒng)特性對控制性能的影響。
　　本文在此基礎(chǔ)上提出了兩種不同的控制策略:一是基于模糊方法的滑移率控制策略。首先在上層控制中利用模糊控制器輸出目標(biāo)滑移率;下層控制只需根據(jù)目標(biāo)滑移率的調(diào)節(jié)而實現(xiàn)對相應(yīng)車輪制動力的控制,即省去了利用輪胎模型進行制動力與滑移率的復(fù)雜轉(zhuǎn)化過程,提高計算效率。而滑移率的調(diào)節(jié)能力是汽車制動系統(tǒng)的基本功能。二是基于高頻脈寬調(diào)制控制(H

4、PWM)的輪缸壓力控制策略。研究發(fā)現(xiàn)利用HPWM可以連續(xù)控制高速開關(guān)電磁閥輸出壓力,使其具有伺服閥、比例閥的功能。上層控制采用模糊控制輸出附加橫擺力矩,下層利用PID技術(shù)調(diào)節(jié)HPWM輸出波形的占空比,控制液壓單元輸出的輪缸壓力滿足上層控制的需求壓力,實現(xiàn)制動力的準(zhǔn)確控制。
　　為驗證上述兩種控制算法的有效性,首先建立了完整的液壓控制單元(HCU)模型,主要包括:制動主缸、制動輪缸、高速開關(guān)電磁閥、柱塞泵、節(jié)流閥、蓄能器等。同時還建

5、立了14自由度整車模型,包括:車身的縱向、橫向和垂向三個平移運動以及俯仰、側(cè)傾和橫擺三個轉(zhuǎn)動所組成的6個自由度。另外8個自由度為四個車輪的旋轉(zhuǎn)和垂向跳動自由度。其次,將HCU、整車模型與控制策略相結(jié)合,分別研究了汽車在轉(zhuǎn)向盤角階躍、Fishhook和急促雙移線三種典型工況下這兩種控制策略對汽車側(cè)向穩(wěn)定性的控制效果。另外,在研究過程中汽車電子穩(wěn)定性控制程序采用了實際汽車電子裝置的數(shù)據(jù)更新頻率?？紤]了汽車行駛狀態(tài)的檢測頻率25Hz以及液壓系