【正文】 輛側(cè)向速度、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和橫擺角速度可以將推導(dǎo)出的任一車輪滾動速度轉(zhuǎn)化為車輛速度。制動滑移控制器控制每個車輪的絕對滑轉(zhuǎn)值，并因此得到主控制回路中也需要的車輪側(cè)向力。它們被限制后將傳遞給制動滑移控制器的副控制回路，該控制器將設(shè)置任何所需的滑移率值，來得到要求的縱向和側(cè)向輪胎力。車輛運動控制器的輸出是橫擺力矩所需的變化量，這一變化量將使橫擺角速度和 車輛側(cè)偏角的實際值更加逼近于名義值，即車輛的實際行為更加逼近名義行為 (期望行為 )。車輛側(cè)偏角的實際值由觀測器估算。然后對該名義值進行濾波，依據(jù)估算的路面摩擦系數(shù)加以限制，最后根據(jù)給定的駕駛狀況和環(huán)境予以校正。 模塊 2是車輛運動名義 值計算模塊，它將計算用于主反饋回路控制的橫擺角速度和車輛側(cè)偏角的名義值。將有以下變量值反饋給該模塊：輪速傳感器、制動壓力傳感器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、橫擺角速度傳感器和側(cè)向加速度傳感器的信號值，發(fā)動機實際轉(zhuǎn)矩和加速踏板位置傳感器等由發(fā)動機管理系統(tǒng) CAN 輸出的信號值，傳動比等由自動變速器 CAN 輸出的信號值，副反饋回路中估算的車輪滑移率，車輪制動油缸中的壓力，車輛的縱向速度、加速度和車輪的制動力。通過控制和分配輪胎的縱向力和側(cè)向力，使得車輛盡可能地沿著駕駛員預(yù)期的路徑行駛，減少車輛滑移帶來的危險，改善車輛的操縱穩(wěn)定性，并且可以建立一種與駕駛員的經(jīng)驗相適應(yīng)的可預(yù)測的車輛行為體系。 ③判斷： CPU 根據(jù)計算出來的數(shù)據(jù)，把理想狀態(tài)的參考值與實際汽車運行的實際值作比較，并計算出它們之間的偏差，根據(jù)一定的穩(wěn)定性判斷準則，判斷出汽車是否處于非穩(wěn)定工況，確定是否調(diào)整某一車輪的制動力或通過控制發(fā)動機來減少驅(qū)動輪的驅(qū)動力。因為車輛喪失動力學(xué)穩(wěn)定性時，輪胎的側(cè)偏特性已進入非線性區(qū)，輪胎與路面之間的側(cè)向力不再與其側(cè)偏角成線性關(guān)系 (即實際側(cè)向力與按線性兩自由度車輛模型計算出的名義側(cè)向力存在一定偏差 )，從而導(dǎo)致實際橫擺角速度和側(cè)偏角與按線性兩自由度車輛模型計算出的名義橫擺角速度和側(cè)偏角之間也都存在一定偏差，而橫擺角速度和側(cè)偏角是描述車輛動力學(xué)穩(wěn)定性的最佳狀態(tài)變量，所以通過比較它們的實際值與名義值之間的差值就可以確定出車輛行駛狀態(tài)的穩(wěn)定程度。 ③高速閃避障礙物：車輛在高速閃避障礙物時，駕駛員慌忙制動，扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向盤，車輛轉(zhuǎn)向不足，車輛繼續(xù)沖向障礙物， 駕駛員為避免沖撞。 ①濕滑路面：車輛在濕滑的路面上行駛時，前輪會出現(xiàn)打滑，并且轉(zhuǎn)向不足，這時踩剎車：如果沒有 ESP，前輪會偏離正常的軌跡，使車輛失去轉(zhuǎn)彎能力。 當車輛在非常極端的操控情況，如高速轉(zhuǎn)彎、高速躲閃障礙物的情形下。而現(xiàn)有的系統(tǒng) ABS 和ASR 以及其他普通的安全系統(tǒng)都不能很好的對汽車的橫向運動進行控制。 ⑥建立以側(cè)偏角為變量控制的自整定模糊一 PI 控制器以及橫擺角速度與側(cè)偏角的聯(lián)合控制器，對車輛模型進行典型工況的仿真分析。 ②對車輛建模進行深入分析，尋求可以加入控制的合理模型，要求其符合ESP 控制時的車輛運行情況，同時也要可以改變車速和路面條件，以符合實際試驗條件。因而對這類復(fù)雜的系統(tǒng)，本文主要針對汽車動力學(xué)系統(tǒng)的強烈非線性、時變特點，采用了魯棒性較強的模糊控制方法對汽車穩(wěn) 定性控制進行研究，并分別對汽車幾種典型運行工況進行仿真分析，得出了一定的結(jié)論。首先根據(jù) ESP 系統(tǒng)的控制要求選擇合理的自由度建立車輛模型，然后分析 ESP的特性選擇控制方法對車輛實行控制策略。當 ESP識別出是在低附著系數(shù)路面時，它會禁止駕駛員掛低檔。而 ECU 軟件的研究則是研究的重中之重，基于模型的現(xiàn)代控制理論已經(jīng)很難適應(yīng) ESP這樣一個復(fù)雜系統(tǒng)的控制，必須尋求魯棒性較強的非線性控制算法。 2 體積小、重量輕、低成本液壓制動作動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 1． 4． 2 ESP 系統(tǒng)研究的關(guān)鍵技術(shù) 現(xiàn)在比較典型的汽車 ESP 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，包括：傳統(tǒng)制動系統(tǒng) (真空助力器、管路和制動器 )、傳感器 (4個輪速傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、側(cè)向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、制動主缸壓力傳感器 )、液壓調(diào)節(jié)器、汽車穩(wěn)定性控制電子控制單元 (ECU)平 D 輔助系統(tǒng) (發(fā)動機管理系統(tǒng) )。 了汽車穩(wěn)定性控制與 ABS 和 ASP．的區(qū)別，從表中可以看出，汽車電子穩(wěn)定 裝置無論是在需要的傳感器和執(zhí)行機構(gòu)方面，還是在功能方面都有了更高 的要求。 ABS 和 ASR 都只是在加速和減速時工作，通過控制縱向滑移率保證汽車在制動和驅(qū)動時的縱向動力學(xué)性能，防止制動時輪抱死和驅(qū)動時輪打轉(zhuǎn)，同時達到間接控制在減速和加速時的側(cè)向穩(wěn)定性。另外，在建立較為接近實際的汽車動力學(xué)模型的基礎(chǔ) 上，進一步探討一些具有強魯棒性的控制理論在操縱穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的應(yīng)用，可 以達到較好的控制效果，而且對于這些先進的控制 理論自身的應(yīng)用和發(fā)展有推動 作用。 從以上分析可知，傳統(tǒng)的控制方法很難對復(fù)雜的汽車系統(tǒng)進行很好的控制， 必須尋找新的控制方法，并開發(fā)具有抗干擾能力較強、可靠性高的實時控制系統(tǒng)。當用這種控制方式為某一車型開發(fā)新的裝置時，需要較長的時間和大量的試驗來確定和調(diào)整控制邏輯與控制參數(shù)，以達到最佳的控制效果。汽車操縱穩(wěn)定性控制系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，目前主要控制方法有邏輯門限值控制、普通 PID 控制以及數(shù)學(xué)模型狀態(tài)控制或最優(yōu)控制。劉彩志閹討論了基于輪胎和汽車動力性試驗的控制策略，把輪胎的非線性和汽車動力性考慮在內(nèi)的直接橫擺力矩底盤控制，提高了汽車大側(cè)偏角和高側(cè)向加速度的操縱穩(wěn)定性和主動安全性。張成寶從理論上對汽車動力學(xué)穩(wěn)定性控制策略進行了分析，分別采用單一變量和多變量為控制參數(shù)進行了控制，并且分別以橫擺角速度、橫擺加速度、左右輪速差為單控制變量，采用了傳統(tǒng)的 PID 控制算法，多變量控制采用了以轉(zhuǎn)向角和橫擺角速度的反饋控制方法和以橫擺角速度和整車側(cè)偏角為控制參數(shù)的最優(yōu)控制方法。電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的裝配率還比較低，以往通常只在高檔車上才 裝配 ESP， 2020 年上市的東風(fēng)雪鐵龍的凱旋、一汽大眾的速騰和上海通用的君 越都配有 ESP，但是裝備的都是國外公司的產(chǎn)品，國內(nèi)還沒有自己的實際開發(fā)系統(tǒng)的能力，大多數(shù)學(xué)者只是基于理論的研究。在國外，特別是歐洲，越來越多的車型已將電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)作為其標準配置，國內(nèi)一些中高檔車型也逐漸將其作為標準配置， 2020 年大約 40％的新注冊車輛配備了 ESP，在高檔車上， ESP 已經(jīng)成為了標準配置，中檔車上的裝配率也迅速提高，在緊湊型車上裝配率稍低。博世公司到 2020 年底，已為全球提供了 800 萬套汽車電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，從 2020 天津國際汽車零部件展覽會上獲悉，博世集團去年開始在蘇州生產(chǎn)的博世 ESP 全球銷量已超過 2020 萬套 1131。豐田汽車公司開發(fā)出了動態(tài)穩(wěn)定性控制系統(tǒng) VSC，該系統(tǒng)通過主動差動控制來改善汽車在轉(zhuǎn)向極限時操縱穩(wěn)定性和方向穩(wěn)定性。 從 1992 年， BMW 公司與 BOSCH 合作，開始致力于汽車電子穩(wěn)定程序的開發(fā)，并在當年推出了第一代系 (DSC)141’嘲’問系統(tǒng)，該系統(tǒng)安裝在 BMW850Ci 上， 它只是通過監(jiān)測橫擺角速度來調(diào)整發(fā)動機的輸出扭矩來阻止汽車進入非穩(wěn)定性的工況。采用模糊邏輯控制策略，建立模糊邏輯的橫擺力矩控 制器來控制車輛操縱穩(wěn)定性的狀態(tài)參量，使得汽車運行的狀態(tài)與理想的狀態(tài)相一 致，實現(xiàn)簡單、低成本的汽車操作穩(wěn)定性控制的目的。汽車電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)，英文縮寫為 ESP(ElectronicStability Program)。 綜上所述，隨著汽車動力性能的提高，汽車數(shù)量的增加，汽車的安全性和操 縱穩(wěn)定性顯得尤為重要，而汽車在高速或在低附著系數(shù)的路面上行駛時，由于受 到外界干擾或駕駛員轉(zhuǎn)向作用，側(cè)向附著力常常達到附著極限，容易喪 失操縱穩(wěn) 定性和方向穩(wěn)定性，造成交通事故的發(fā)生。要求汽車具有更好的可控性和更高的行駛安全性。某些汽車在車速超過一個臨界值之后或向， t1,／ Jn 速度超過一定值之后，駕駛員已經(jīng)完全不能控制其行駛方向。正常汽車的轉(zhuǎn)彎程度，會通過轉(zhuǎn)向盤在駕駛員手上產(chǎn)生 相應(yīng)的感覺。 (4)“晃 。 (2)“賊”。早期的低速汽 車，還談不上操縱穩(wěn)定性問題，最早提出操縱穩(wěn)定性問題，是在具有較高車速的 賽車上。其次運用 MATLAB／ SIMULINK軟件實現(xiàn)數(shù)學(xué)模型到仿真模型的轉(zhuǎn)換并對其進行仿真分析驗證，為控制研究提供了合理正確的模型。 摘要 汽車電子穩(wěn)定裝置 ESP 是繼汽車防抱死制動系統(tǒng)和汽車驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)之后，汽車主動安全性的又一重大飛躍。本文首先闡述了汽車 ESP 系統(tǒng)的基本思想和控制原理，建立了汽車參考模型及七自由度整車模型，其中輪胎模型采用“魔術(shù)公式 。 關(guān)鍵詞：汽車電子穩(wěn)定裝置，整車模型，橫擺角速度，側(cè)偏角， PID 控制器 Then, based on the characteristics of car ESP systems, using PID control principle, design the PID controller yawrate using PID controller, the control yawrate. The simulation results show that the PID control method can better control car yawrate, thus making cars manipulation stability In addition， using control principle to direct at the nonlinear timevarying characteristics of ESP， PID controller was designed. ． Abstract The Electronic Stability System is all ascensive progress since the automotive antilock braking and antiskid control system succeeded in the aspect of automotive activesafety． For the ESP could adjust the automobiles to the road condition and moving status， it effectively prevents the occurrence of runaway operation SO that the stability and the safety will be reinforced． T}lis thesis aims at putting forward a fuzzy control technology as the core of the 3 main ways to do the simulation research in connection with the specific characteristic of ESP and the establishment of a vehicle model in an appropriate modulation． In this thesis， the basic idea and the control principles of ESP were expatiated and avehicle reference model and a vehicle model with seven degree of freedom were set up， which includes‘‘ Magic formula” applied to the tire model． Then by usingMATLAB／ SIMULINK software． the verification of emulation and analysis through theconversion from mathematic model to simulation model has been performed， which servesto get a nice model for the controlling research． Key words： Automotive electronic stability program， the whole vehicle model， yaw angular velocity,side angle， PID control 第一 章 緒論 汽車操縱穩(wěn)定性的研究，是與汽車車速的不斷提高分不開的。有時駕駛員并未發(fā)出轉(zhuǎn)向指令，而汽車自己卻不斷改變行駛的 方向，使人感到漂浮。駕駛員轉(zhuǎn)向指令雖已發(fā)出一段時間，但汽車還沒有轉(zhuǎn)向 反應(yīng)，或轉(zhuǎn)向過程完成緩慢。 (5)“喪失路感’’。 (6)“失去控制’’。汽車在高速公路上的行駛速度通常也都在 lOOkm／ h，