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近年来,汽车电子技术的发展带动了现代汽车技术的飞速发展,车辆稳定性控制系统(VSC)是一种新兴的主动安全控制系统,其既能防止车辆在制动或驱动时车轮打滑,又能使车辆在转向时保持方向稳定性,对于提高车辆的主动安全性具有重要作用。VSC系统是先进的机电一体化产品,其控制算法已成为国内外的研究热点。因此本文主要围绕车辆稳定性控制算法展开研究工作。本文在借鉴国内外研究成果的基础上,以国产B级轿车为研究对象,以提高车辆稳定性控制系统的精度为目标,针对车辆稳定性控制的系统建模、质心侧偏角估计和控制策略等方面展开研究,并选取典型工况进行了离线仿真和硬件在环试验研究。结果表明:本文提出的VSC控制算法能有效地提高车辆的侧向稳定性,且对不同车速和不同附着系数路面都具有较强的适应性。全文主要内容如下:1)车辆动力学模型采用模块化的建模思想,建立了八自由度车辆模型,以此作为VSC仿真验证模型,并根据VSC控制算法研究的要求,建立了基于HSRI轮胎模型的二自由度双轨车辆模型及车轮旋转动力学模型,为车辆稳定性控制策略研究提供了良好的模型基础。2)车辆稳定性控制原理分析和质心侧偏角估计从理论上分析了车辆稳定性控制的基本原理,包括控制变量的选取及其对车辆稳定性的表征关系,并建立了横摆角速度和质心侧偏角控制准则;针对质心侧偏角直接测量难的问题,提出了基于递推最小二乘法(RLS)的质心侧偏角状态观测器估计方法,并进行了仿真研究,结果表明:该方法能有效提高非线性区内质心侧偏角的估计精度。3) VSC控制算法研究基于最优控制理论,建立了线性二次型调节器,实现了车辆横摆力矩的最优决策;提出了车轮滑移率分配方法,实现了横摆力矩的合理分配;应用滑模变结构控制理论建立了车轮滑移控制器,实现了VSC系统对车轮滑移率的控制,形成了一种新型的车辆稳定性控制算法。4) VSC离线仿真研究为验证VSC控制算法的有效性,在MATLAB/SIMULINK环境下搭建了VSC离线仿真平台,并基于该平台进行了多工况的离线仿真,仿真结果表明:该算法能有效提高车辆的侧向稳定性,且控制效果优于PID控制。5) VSC硬件在环试验研究为进一步验证VSC控制算法的有效性和鲁棒性,基于课题组搭建的VSC硬件在环试验台,选取典型工况进行了硬件在环试验,试验结果表明:该算法能有效地提高车辆的操纵稳定性,对不同车速和不同附着系数路面具有较好的适应性。通过以上研究,本文可得到如下结论:(1)本文所提出的基于递推最小二乘法(RLS)的质心侧偏角状态观测器估计方法,能够很好地实现轮胎侧偏刚度和质心侧偏角相互推测的在线辨识,显著提高了质心侧偏角的估计精度。估计结果对VSC控制策略具有较高的参考价值。(2)本文基于最优控制理论和线性二自由度双轨车辆模型,规划出了车轮的最优滑移率,并应用滑模变结构控制方法建立了车轮滑移控制器,实现了对车轮滑移率的有效控制,防止车轮进入不稳定区域。离线仿真和硬件在环试验都表明:本文所提出的VSC控制算法能有效地提高车辆的侧向稳定性,且具有较强的适应性。