基于參數(shù)估計(jì)的車(chē)輛穩(wěn)定性控制策略研究.pdf

1、車(chē)輛的穩(wěn)定性控制(Vehicle Stability Control，簡(jiǎn)稱(chēng)VSC)主要是為了防止車(chē)輛在彎道行駛或制動(dòng)時(shí)出現(xiàn)失穩(wěn)的現(xiàn)象。近年來(lái)，盡管在VSC的研究上取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是它的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用卻受到了兩方面的制約:一方面，隨著控制系統(tǒng)的不斷復(fù)雜化，控制精度越來(lái)越高，所需要的傳感器數(shù)量也越來(lái)越多，這使得設(shè)計(jì)成本不斷加大;另一方面，控制器很難實(shí)時(shí)獲得輪-地交互作用信息，這使得控制策略不能根據(jù)不同的路面附著條件和輪-地接觸狀況進(jìn)行

2、實(shí)時(shí)調(diào)整。
　　 基于模型的估計(jì)方法能充分利用現(xiàn)有的傳感器信息，估計(jì)出一些不易測(cè)量的車(chē)輛狀態(tài)或輪-地交互作用參數(shù)，是減少設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本的有效方法。但是這種估計(jì)算法的復(fù)雜程度和計(jì)算精度在很大程度上取決于所使用的車(chē)輛模型。所以，本文首先建立了一個(gè)完整的整車(chē)動(dòng)力學(xué)模型，包括:輪胎模型、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型、制動(dòng)系統(tǒng)模型和單輪模型。其中，為了更好地描述輪-地交互作用，本文基于車(chē)輪側(cè)偏特性建立了三種不同精度的輪胎模型，以期為不同的估計(jì)算法提供更合

3、理的選擇。
　　 其次，使用線(xiàn)性輪胎模型，利用Kalman濾波算法和制動(dòng)防抱死系統(tǒng)(Anti-lock Braking System，簡(jiǎn)稱(chēng)ABS)輪速傳感器的信號(hào)，估計(jì)出了四個(gè)車(chē)輛狀態(tài)參數(shù)。另外，使用Fiala輪胎模型，推導(dǎo)出了轉(zhuǎn)向系總回正力矩的峰值和輪-地摩擦系數(shù)間的線(xiàn)性關(guān)系，進(jìn)而利用遞推最小二乘估計(jì)算法和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(Electric Power Steering，簡(jiǎn)稱(chēng)EPS)系統(tǒng)自帶的傳感器信號(hào)設(shè)計(jì)了MAMM(Maximu

4、m Aligning Moment Method)算法，估計(jì)出了輪-地摩擦系數(shù)。仿真和試驗(yàn)結(jié)果證明，Kalman濾波算法和MAMM算法在小轉(zhuǎn)角、純側(cè)滑情況下具有很好的估計(jì)精度，但在側(cè)偏角或縱向力大幅增大時(shí)，估計(jì)精度顯著下降。
　　 為了改進(jìn)線(xiàn)性算法的估計(jì)精度，使用精度更高的“Brush輪胎模型”，針對(duì)不同的傳感器配置，設(shè)計(jì)了兩種非線(xiàn)性觀測(cè)器。其中，高精度方案的非線(xiàn)性觀測(cè)器，在加入橫擺角速度和側(cè)向加速度傳感器后，具有很高的估計(jì)精度

5、，可為高端車(chē)的控制器提供必要的參數(shù)支持;而低成本方案的非線(xiàn)性觀測(cè)器僅需要ABS和EPS提供的傳感器信號(hào)就可以估計(jì)出車(chē)輛狀態(tài)和輪-地摩擦系數(shù)，且相對(duì)于線(xiàn)性算法，估計(jì)精度大大提高。另外，結(jié)合MAMM算法和非線(xiàn)性觀測(cè)器各自的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種聯(lián)合估計(jì)算法，有效改進(jìn)了對(duì)輪-地摩擦系數(shù)的估計(jì)精度。
　　 最后，借鑒飛行器包絡(luò)線(xiàn)控制和現(xiàn)有的車(chē)輛穩(wěn)定性控制策略，設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的車(chē)輛側(cè)向穩(wěn)定性控制策略(Enhanced Stability Con