汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)分層優(yōu)化控制研究.pdf

1、近年來汽車在全世界范圍內(nèi)迅速普及，在提高了人們的生活水平并促進(jìn)社會(huì)發(fā)展的同時(shí)，也帶來了包括交通安全在內(nèi)的一系列社會(huì)問題。汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(Electronic StabilityControl，ESC)可以有效降低交通事故的發(fā)生率，是汽車主動(dòng)安全控制領(lǐng)域的一項(xiàng)最新科技。它通過對制動(dòng)力控制產(chǎn)生合適的橫擺力矩，在極限工況下也能保持汽車的行駛穩(wěn)定性。本文針對ESC控制理論與方法展開深入的理論和試驗(yàn)研究。
　　論文首先回顧ESC系統(tǒng)的發(fā)

2、展，介紹ESC的基本工作原理，說明ESC控制系統(tǒng)中采用的上層運(yùn)動(dòng)控制器與底層壓力控制器的分層結(jié)構(gòu)，并總結(jié)目前國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。
　　在veDYNA中基于Simulink開發(fā)環(huán)境建立非線性整車模型，在“人－車－路”閉環(huán)系統(tǒng)里通過仿真分析汽車失穩(wěn)的原因。將非線性整車模型的仿真結(jié)果與線性二自由度模型的仿真結(jié)果進(jìn)行對比，探討二自由度模型在ESC控制器設(shè)計(jì)中存在的不足，說明在上層運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)中引入自適應(yīng)側(cè)偏剛度的必要性。
　　狀態(tài)參

3、數(shù)估計(jì)是ESC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。前、后軸線性側(cè)偏剛度在汽車的使用周期內(nèi)往往發(fā)生變化，為此提出僅依據(jù)車載傳感器配置的線性側(cè)偏剛度估計(jì)方法。針對輪胎在大側(cè)偏角下側(cè)向力飽和的特點(diǎn)，引入自適應(yīng)側(cè)偏剛度準(zhǔn)確描述非線性區(qū)域內(nèi)輪胎的側(cè)向力，通過對輪胎側(cè)向力的估計(jì)建立自適應(yīng)側(cè)偏剛度的估計(jì)模型，并以此優(yōu)化汽車質(zhì)心側(cè)偏角的估計(jì)。
　　分析汽車在線性區(qū)域內(nèi)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)向特性以及汽車的輪胎特性變化對穩(wěn)定轉(zhuǎn)向特性的影響。在上層運(yùn)動(dòng)控制器中采用前饋加

4、反饋的控制結(jié)構(gòu)，通過前饋控制優(yōu)化輪胎特性發(fā)生變化時(shí)的ESC控制效果。采用多模型控制理論進(jìn)行反饋控制器設(shè)計(jì)，以自適應(yīng)側(cè)偏剛度為切換參數(shù)，設(shè)計(jì)具有魯棒自適應(yīng)特性的全局控制器進(jìn)一步優(yōu)化ESC反饋控制的性能。在底層壓力控制器中，針對電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)(Electro Hydraulic Brake，EHB)的液壓執(zhí)行器，采用廣義預(yù)測控制理論(Generalized Predictive Control，GPC)進(jìn)行底層制動(dòng)壓力控制器的設(shè)計(jì)。