基于底盘集成控制提高汽车高速转向特性



基于底盘集成控制提高汽车高速转向特性

提出了一种底盘集成控制策略，该策略通过集成电子稳定控制系统、4轮驱动系统和主动防侧倾控制系统最大限度地提高汽车转弯时的行驶速度，并对所提出的控制策略进行了仿真验证。

底盘集成控制策略包含3个模块：监控控制器、车辆运动控制算法、协调器。其中，监控控制器监控汽车当前的行驶状态并确定汽车下一步行驶所需的参数值，这些值包括纵向加速度、横摆角速度、侧倾角；汽车运动控制算法用来确定汽车下一步行驶所需的控制输入，如横摆力矩和侧倾力矩等；协调器则基于最优控制分配方案来确定集成系统中每个子系统的实际输入，如前/后轮驱动转矩、4轮制动力矩和侧倾力矩等。分析了汽车和轮胎的动力特性，基于汽车平面模型和轮胎特性描述了汽车的稳态转向特性，指出车辆转弯时的最大速度由轮胎的受力特点决定，前/后轮理想的侧向力比例由汽车质量中心的位置确定，轮胎受力特性则基于非线性轮胎模型由汽车载荷前后分布确定。依据上述分析，给出了实现底盘集成控制策略3个模块的详细算法及结构图。

对所提出的底盘集成控制策略进行了仿真验证。基于商业化软件Carsim以现代捷恩斯轿车为原型建立了试验车模型。利用Matlab/Simulink建立了一个集成驱动模型和一个优化高速驾驶模型，与之前建立的试验车模型结合，组成一个驾驶员-车辆-控制器闭环仿真模型来评价所提出的集成控制策略。仿真试验选择沥青路面作为模拟路面，设定该路面的摩擦附着系数为1。模拟的行驶路径为一段5.62km的环形跑道，其包含多段半径约为20m的弯道。试验结果表明，采用所提出底盘集成控制策略的汽车进行转向时，其侧向力增加3.9%，纵向速度也得到相应提高，在环形跑道上行驶时间缩短了2.7%。

Hyundong Heo et al. SAE 2015-01-1568.

编译：王祥