近年来,与汽车有关的各项技术发展迅速,其中汽车电子控制更是发展的主攻方向。车辆稳定性控制作为汽车电子控制中的一个环节,由于其在保障车辆稳定行驶方面起到的积极作用而受到了极大关注。车辆稳定性控制系统是一种主动安全系统,可以有效地提高车辆运行的稳定性,防止侧翻、侧滑及转向过度和转向不足等危险情况发生,从而保证人身安全。本文主要研究如何保持车辆稳定运行的问题。论文主要分为两个部分:上层稳定控制器的设计和下层分配控制器的求解。上层稳定控制器设计目的是在保证车辆的运行状态跟踪上期望的纵向速度、侧向速度、横摆角速度、侧倾角及其速度的前提下,确定车辆的侧向合力、纵向合力以及横摆力矩。此时虽然保证了车辆的稳定运行,但车辆所受合力(矩)并不能直接被控制,因此设计了下层分配控制器,对侧向合力,纵向合力和横摆力矩进行分配,得到每个轮子上的纵向力和侧向力,再进一步得到能提供相应纵向力和侧向力的车轮力矩,实现对车辆的稳定性控制。本文中车辆稳定控制系统的作用过程实际上是以上分析的逆过程,即通过控制各车轮的力矩得出各轮的受力情况,间接实现对车辆侧向合力、纵向合力以及横摆力矩的控制,最终实现对车辆纵向速度、侧向速度、横摆角速度、侧倾角及其速度的控制,保证车辆稳定运行。本文的主要内容及贡献如下:(1)针对四自由度整车模型,提出一种模型分解方法,将原有整车模型分解成两个部分,分别为1)速度横摆模型;2)侧倾模型。这样,每部分模型包含的控制量较整车模型减少,便于对每一部分单独设计控制器。同时整体控制量并没有变化,这样既降低了对车辆模型分析的难度又保证了控制精度。(2)对两个子模型进行处理,实现两个目标:1)去除模型中的非线性部分,2)使控制过程更加严谨。具体方式是:1)侧倾模型通过近似处理去除非线性因素,2)速度横摆模型通过反馈线性化去除非线性因素后,在此线性模型中加入模型不确定性因素,原因是通过反馈方式完全去除非线性部分是一种理想状态,不可避免的存在残余量,此外四自由度模型本身不精确,实际被控车辆更复杂。(3)对车辆的两个子模型分别设计控制器:1)速度横摆模型,设计考虑参数不确定性的次优控制器;2)侧倾模型,设计线性二次型最优控制器。通过保持整车运行的稳定性得到控制器的输入量:纵向力、侧向力以及横摆力矩。(4)将在控制器中得到的合力(矩)分配到每个车轮的执行器上,通过引入伪逆的方法得到保证车辆稳定运行的各车轮纵向力和侧向力,在此基础上,由车轮的动力学方程进一步确定了每个车轮所需提供的力矩,最终实现了直接控制车轮力矩来保持车辆的稳定运行。(5)分别在四自由车辆模型和AMESim十五自由度车辆模型上验证本文设计的车辆稳定控制系统作用效果,结果表明此系统对以上两种模型都有很好的控制性能。在高自由度车辆模型上良好的控制效果证明此车辆稳定控制系统在工程实践中具有积极意义。上述提出的方法及数据结论,将为车辆稳定性控制研究工作提供参考。