Carsim车辆电子稳定系统控制分析
车载测试中的电子稳定控制系统提高车辆在急转弯等情况下的稳定性
车载测试中的电子稳定控制系统提高车辆在急转弯等情况下的稳定性随着汽车科技的不断发展，电子稳定控制系统在车辆安全性能中扮演着越来越重要的角色。
这种系统不仅能够提高车辆在急转弯等情况下的稳定性，还可以在堵车、高速行驶等多种情况下发挥关键作用。
本文将从车载测试的角度探讨电子稳定控制系统的原理、功能以及未来的发展趋势。
一、电子稳定控制系统的原理电子稳定控制系统，简称ESC，是一种利用传感器和电子控制单元来监测车辆行驶状态并进行动态控制的系统。
它能够实时感知车辆的姿态和轨迹，并根据这些信息自动调整制动力和动力输出，从而保持车辆的稳定性。
ESC系统主要由传感器、控制单元和执行器组成。
传感器是ESC系统的基础，它能够感知车辆的姿态、速度、加速度等信息。
常见的传感器包括陀螺仪、加速度计、转向角传感器等。
这些传感器通过与控制单元的连接，将采集到的数据传送给控制单元进行处理。
控制单元是ESC系统的核心部件，它接收传感器传来的数据，并根据预设的算法进行处理和判断。
当控制单元检测到车辆出现异常姿态或可能发生侧滑、打滑等情况时，它会通过执行器对制动和动力系统进行干预，以保持车辆的稳定性。
执行器是ESC系统的执行部件，它通过对制动系统和动力系统的调节来实现对车辆的控制。
当控制单元发出指令后，执行器会相应地调整制动力和动力输出，以保持车辆的稳定性。
二、电子稳定控制系统的功能电子稳定控制系统具有多种功能，主要包括抗侧滑控制、抗打滑控制和车身稳定控制。
抗侧滑控制，即TCS（Traction Control System），主要通过控制车辆的轮胎抓地力来防止车辆侧滑。
当车辆驶入低摩擦系数路面或急转弯时，TCS系统会自动降低车辆的动力输出，避免轮胎打滑，从而保持车辆的稳定性。
抗打滑控制，即ABS（Anti-lock Braking System），主要通过控制车辆的制动力来防止车辆出现制动打滑。
当车辆急刹车时，ABS系统会通过快速施加和释放制动压力来保持轮胎与路面的附着力，避免轮胎锁死，从而保持车辆的稳定性。
基于CarSimRT的车辆稳定性系统控制器开发
件 进 行 验 证 和 评 估 ， 具 有 开 发 周 期 短 、效 率 高 和 成 本低等优点。
３ 控制器设计
３．１ 控制器硬件设计 选择 Ｉｎｆｅｎｉｏｎ １６ 位单片机 ＸＣ１６４ＣＳ 作为控制
器 ＣＰＵ［８］， 辅以相应的外围电路。控制器电路原理如 图 ４ 所示。在控制器硬件设计过程中， 充分考虑到 贴近实际系统的原则， 均采用与实际车辆传感器相 对应的接口。
- 基金项目： 国家 ８６３ 计划（ ２００６ＡＡ１１０３１０３） 和吉林大学“９８５ 工程”汽车工程创新平台。 ２００８ 年 第 ３ 期
—１—
·设计·计算·研究·
型， 大大缩短了开发周期。选用 ＣａｒＳｉｍ 车辆模型库
中的某前轮驱动前轮转向轿车模型（ 模型参数列于
表 １） ， 模 型 包 括 悬 架 系 统 、动 力 传 动 系 统 、制 动 系
看门狗电源模块
调 试 接 口 ＪＴＡＧ
某高端载货汽车的操纵稳定性能仿真分析与调校
某高端载货汽车的操纵稳定性能仿真分析与调校随着经济的飞速发展和物流业的不断扩张，高端载货汽车的需求量不断增加。
而一辆高端载货汽车的操纵稳定性能对于货物的安全运输来说，至关重要。
本文将介绍一种基于仿真的分析方法，分析高端载货汽车的操纵稳定性能，并调整车辆的相关参数，从而提高车辆的操纵稳定性能。
首先，需要选定合适的仿真软件，本文选用了CarSim仿真软件。
CarSim是一款专门用于车辆动力学仿真的软件，可以对汽车的操纵稳定性能进行全面的分析。
在开始仿真之前，需要对车辆进行建模和参数设定。
本文以一辆某品牌高端载货汽车为例，将车辆转向角、车轮悬挂高度、车轮直径等关键参数输入CarSim软件。
然后，设置路面类型、转向角速度、加速度等仿真条件。
进行仿真分析时，需要结合车辆的运动学特性、动力学特性以及路面状况等因素进行分析。
首先进行的是稳态操纵仿真，即在车速稳定的情况下，模拟车辆向左或向右转动方向盘时的操纵稳定性能。
通过观察车辆的转角、侧向加速度、滑移率等参数的变化，分析车辆在不同操纵情况下的操纵稳定性能。
根据仿真数据，可以发现车辆存在侧滑和摆动等不稳定现象，需要进行调校改善车辆的操纵稳定性能。
接下来，根据仿真分析结果，对车辆进行调校。
调校主要包括三方面：悬挂调整、转向系统调整、轮胎调整。
在悬挂调整方面，可以调整悬挂硬度、弹簧预紧力、减震器抗压程度等参数，使车辆悬挂高度更适合不同场景的路面条件，从而改善车辆的行驶平稳性。
在转向系统调整方面，可以调整转向盘转角比、转向系统阻力、转向传动系数等参数，使车辆操纵更流畅，响应更灵敏。
在轮胎调整方面，可以调整轮胎胎压、轮胎硬度等参数，使车辆在不同路面条件下具备更好的牵引和防滑性能。
重新进行仿真分析，对调校结果进行测评。
通过对调校后的仿真数据进行分析，可以发现车辆在向左或向右转动方向盘时的反应更加稳定，行驶平稳性显著提升，操纵响应更加灵敏。
综上，基于仿真的分析方法可以有效提高高端载货汽车的操纵稳定性能。
基于carsim的车辆abs控制系统仿真研究
第1章绪论1.1 论文研究的目的和意义1.1.1研究的目的本论文的研究目的在于加强在汽车专业中对ABS的学习和认识，而本课题开发出的ABS仿真控制系统，就是学习ABS的结构、原理的良好平台。
为了学习开发质优价廉、具有自主知识产权的ABS系统，提高我国汽车的整体技术含量，提高我们汽车行业从业人员的整体水平，提高中国汽车同国外汽车的竞争力，扩大市场份额，成为一个新的经济增长点，所以，我采用CarSim软件对ABS控制系统进行仿真研究，为ABS的生产设计打下良好基础。
1.1.2 研究的意义当今，汽车工业迅猛发展，对汽车性能的要求也越来越高，从最早对汽车动力性和越野性的要求逐渐向经济性、舒适性和安全性方向发展。
汽车安全性的研究分为两个方向:主动安全和被动安全。
主动安全是在汽车设计上尽量避免交通事故的发生，被动安全是假设交通事故已经发生，汽车在设计时应采取何措施尽量保护乘员不受伤害。
ABS属于主动安全的范畴[1]，它是在制动过程中通过调节制动轮缸的压力使作用于车轮的制动力矩受到控制，将车轮的滑移率控制在较理想的范围内，充分利用了轮胎与地面的峰值附着系数和高的侧向力系数，提高制动减速度，缩短制动距离，消除汽车打滑的危险，从而保证了汽车的方向稳定性。
我们知道，在紧急情况下，驾驶员首先的本能是猛踩制动踏板，以使汽车停车。
此时如果没有装备ABS，车轮将很快抱死，即车轮不再转动，而是在路面上拖滑。
后轮抱死将使汽车失去方向稳定性，而前轮抱死则将使汽车失去转向控制.随着汽车行驶速度的显著提高和道路行密度的增大，交通事故的发生率逐年呈上升趋势，有数据统计，每年有10%左右的交通事故是由于紧急制动时汽车失稳造成的[2]，所以全方位、可靠地提高汽车的主动安全性能就成为摆在汽车设计、开发及科研人员面前一项紧迫而艰巨的任务.而基于汽车轮胎与路面之间的附着性能随滑移率改变的基本原理开发的旨在改善车辆操纵性和横向稳定性的一些高技术系统，包括防抱制动系统(Anti-lock braking system,缩写为ABS )、防滑控制系统(Anti-Slip Regulation,缩写为ASR)和车辆动力学稳定性控制(Vehicle Dynamics Stability Control System，缩写为VDSC),更是受到汽车制造商的青睐和厚爱。
基于CarSim的汽车线控转向系统控制策略研究
分类号：U463.4单位代码：10433密级：学号：16402030031山东理工大学硕士学位论文基于CarSim的汽车线控转向系统控制策略研究Research on Control Strategy of Vehicle Steer-by-Wire SystemBased on CarSim研究生：冯晓志指导教师：石沛林副教授申请学位门类级别：工学硕士学科专业名称：车辆工程研究方向：汽车电子技术论文完成日期： 2019年4月13日独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得山东理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
研究生签名：时间：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解山东理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅；学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。
(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日摘要与传统转向系统相比，线控转向系统在结构上取消了方向盘与转向器之间的机械连接，完全由电控系统来代替，使得转向传动比可以自由设计，便于汽车转向系统与其他主动安全控制系统进行集成，从而有利于提高汽车行驶时的操纵稳定性，对汽车驾驶舒适性以及主动安全性的研究具有重要意义。
但目前，国内外对线控转向传动比的设计还没有一个统一的标准，车辆稳定性控制策略也在不断优化设计中，针对这一现状，论文主要对线控转向系统的理想转向传动比设计以及汽车行驶稳定性的主动转向控制策略进行研究。
主要研究内容如下：1、详细分析了线控转向系统的结构及工作原理，确立线控转向系统动力学微分方程。
《基于CarSim和Simulink的四轮转向汽车控制策略及其稳定性的研究》范文
《基于CarSim和Simulink的四轮转向汽车控制策略及其稳定性的研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，四轮转向技术已成为现代汽车研发的热点之一。
这种技术不仅可以提高汽车的操控性能，还能增强其稳定性和安全性。
然而，要充分发挥四轮转向技术的优势，必须配合先进的控制策略。
本文将基于CarSim和Simulink软件平台，对四轮转向汽车的控制策略及其稳定性进行研究。
二、四轮转向汽车控制策略概述四轮转向汽车的控制策略主要包括两个部分：一是四轮转向系统的结构设计与优化；二是控制算法的设计与实现。
在CarSim 和Simulink的仿真环境下，我们可以对这两部分进行深入研究。
1. 四轮转向系统的结构设计与优化四轮转向系统通过电子控制系统，实现对汽车四个车轮的独立控制。
这种设计可以提高汽车的操控性和稳定性。
在CarSim中，我们可以对四轮转向系统的结构进行模拟和优化，找出最优的结构参数，以达到最佳的操控性能和稳定性。
2. 控制算法的设计与实现控制算法是四轮转向汽车的核心部分。
在Simulink中，我们可以设计各种控制算法，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等，并通过仿真实验找出最优的控制策略。
这些控制策略可以根据汽车的行驶状态，实时调整四个车轮的转向角度，以达到最佳的操控性能和稳定性。
三、基于CarSim和Simulink的仿真研究在CarSim和Simulink的联合仿真环境下，我们可以对四轮转向汽车的控制系统进行深入研究。
首先，在CarSim中建立四轮转向汽车的模型，并设置各种行驶工况。
然后，将CarSim中的模型导入到Simulink中，设计控制算法，并进行仿真实验。
通过不断调整控制参数和控制策略，找出最优的控制方案。
四、四轮转向汽车的稳定性研究四轮转向汽车的稳定性是其重要的性能指标。
在CarSim和Simulink的仿真环境下，我们可以对四轮转向汽车的稳定性进行深入研究。
首先，通过仿真实验找出影响汽车稳定性的因素，如路面状况、车速、载荷等。
CarSim介绍
Although the animation is not exciting, this is a basic handling test done quickly and reliably in CarSim. The plots tell the story.
汽车的制动性分析
体设计要求，并从中选出一种最优的控制策略。
控制策略的开发与 软件在环
零部件样件试制与台 架实验及硬件在环
确定总体设计方案
确定总体设计方案
整车及系统的设计目标
子系统与零部件的 设计指标
部件组装与样车 路面试验
量产
在CarSim中进行整车建模仿真对比，可以很快的
从多种设计方案中选择符合整车设计目标的最优
SIL
HIL
Sensors Driving Simulator
汽车开发流程
整车及系统的设计目标
子系统与零部件的 设计指标
部件组装与样车 路面试验
量产
控制策略的开发与 软件在环
零部件样件试制与台 架实验及硬件在环
确定总体设计方案
பைடு நூலகம்
整车及系统的设计目标
整车及系统的设计目标
量产
部件组装与样车
路面试验
在开发新产品子系确统产与零品部件的的主要面向对象后，搜集 同类型车型的设计信指息标 ，并在CarSim中进行建模仿真，
确定总体设计方案
控制策略的开发与软件在环
整车及系统的设计目标
量产
C联a合rS仿im真可。以因很此方在便控的制与策M略a部路t的件面la组试开b装验/S发与i样m阶车u段lin就k可连以接把进行
Matlab/Sim子设u系计l统指in与标k零开部件发的的控制策略与CarSim的整车模
基于CarSim的FSC赛车建模与操纵稳定性仿真研究
基于CarSim的FSC赛车建模与操纵稳定性仿真研究贾丽娟，李刚，韩忠浩(辽宁工业大学汽车与交通工程学院，锦州 121001)摘要：针对FSC赛车开发过程中的操纵稳定性分析，论文基于车辆系统动力学仿真软件CarSim进行建模与仿真研究。
应用CarSim建立了包含车体、轮胎、转向系统、悬架系统、制动系统及传动系统的FSC赛车整车动力学模型，并应用3D软件绘制三维车身、尾翼和发动机模型导入到CarSim中实现整车动画仿真。
在CarSim中按照比赛要求设置方向盘角阶跃输入转向瞬态响应试验工况和蛇形试验工况进行FSC赛车操纵稳定性仿真分析。
仿真结果表明：开发的FSC赛车具有良好的操纵稳定性。
关键词：FSC赛车；CarSim；操纵稳定性；建模；仿真Study On Modeling and Simulation of Handling and Stabilityfor FSC Racing Car Based on CarSimJia Li-juan,Li Gang,Han Zhong-hao(College of Automobile and Traffic Engineering, Liaoning University of Technology,JinzhouLiaoning 121001, China)Abstract: For the analysis of handling and stability,modeling and simulation of FSC racing car based on dynamics simulation software CarSim were studied.The car body model,tire model,steering system model, suspension system model, brake system model and driveline model were built in the CarSim.The three-dimensional body, tail and engine models were built by 3D software and import to CarSim for animated simulation.The steering step input transient response test and snake test were set in the CarSim according to the raceing requirements.The simulation results showed that the FSC racing developing had good handling and stability.Key words: FSC racing car; CarSim; handling stability; modeling; simulation1 前言中国大学生方程式汽车大赛(简称“中国FSC”)是由中国汽车工程学会发起的、全国具有汽车工程专业高校学生参与的国家级大学生汽车专业赛事[1]。
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Electronic technology •
电子技术
Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 123
【关键词】电子稳定系统 Carsim 联合仿真 Fishhook 控制算法
电子稳定性控制系统(Electronic Stability Control, ESC)是一种新型主动安全系统，是ABS 和TCS 两种系统功能的延伸。
电子稳定性控制系统在实现按理想轨迹行驶的同时，改善汽车的方向稳定性和操控性能。
由于考虑到电子稳定系统研制的复杂性，特别是在ESC 试车时所需运行工况都是非常恶劣和危险的，加快研发进度和研发的经济效益，在研究初期，对电子稳定系统进行软件仿真显得尤为重要。
1 电子稳定系统构成与工作过程
1.1 ESC系统结构组成
汽车ESC 系统主要由电子控制单元(ECU)、各种传感器及执行器三部分组成。
（1） ESC 系统中的传感器主要有:横摆角速度传感器、轮速传感器、转向传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器、制动压力传感器、纵向加速度传感器、车身翻转角速度传感器等，采用这些传感器采集汽车行驶状况的各种信息。
（2）电子控制单元(ECU):电控单元ECU 接收上述各传感器的信号后，然后进行分析、判断、计算从而得出汽车的运行状态，进而发出控制指令，控制一个或多个车轮制动器的制动力，使汽车按照驾驶员所期望的理想路线行驶。
（3）执行器:接收电子控制单元(ECU)发出的命令信号，同时执行控制信号。
ESC 系统中的执行器:制动系统和发动机管理系统。
1.2 ESC系统工作过程
ESC 系统的工作过程可概括为信号采集、信号处理计算及ECU 判断、执行器执行。
2 基于CARSIM与SIMULINK联合控制仿真平台
Carsim 车辆电子稳定系统控制分析
文/朱成水 张天华 陆盛祥
2.1 电子稳定系统联合仿真平台构建
(1) 点击图中Test Speci fication 的下三角，选择相应的车型，或者点击进入根据参数建立自己实际所要车型。
(2)在Procedure 下新建或一个所要求的仿真工况（或选择满足用户需求的已有工况）：
(3) Simulink 接口
A ：点击Model 图标所示的下三角，选择‘Models:Simulink ’。
B:自定义carsim 车型的在simulink 中的输入输出变量，选择simulink 的工作路径（已经建立的simulink 的文件）。
1、定义CarSim 的导入变量：
选择‘I/O Channels:Import ’，然后按
图1：ESC 系统结构图
图2：有无ESC 控制的.mdl
电子技术
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124 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering
图新建导入变量；浏览找到Readme file for output ，选择i_i_imports_tab.txt 。
定义导入所需变量。
2、定义CarSim 的导出变量：
定义CarSim 的导出变量与定义CarSim 的导入变量相同，浏览找到Readme file for output ，这里为i_i_outputs_tab.txt 。
定义CarSim 的导出变量2.2 ECS控制策略
在ECS.mdl 可以写入控制策略，ESC 的控制框图如图形成闭环：
这样，最终在建立的.MDL 文件中就形成了Carsim 与simulink 联合仿真平台，如图2所示。
操作者可以在carsim 根据需要重定义汽车仿真控制实际所需要的输入、输出变量，供在simulink 进行控制算法搭建的使用。
其中上图中的Electronic Stabilish controller 如图3所示。
其中，系统理想参考横摆角速度的计
算公式如下：
为理想参考横摆角速度，为车辆纵向速度，前轮转角，为车辆轴距，
K 为车辆稳定性
基于在Carsim 与simulink 中形成的仿真平台，搭建了以横摆角速度作为控制变量的电子稳定系统对残差进行PD 控
制。
在有此控制算法建立的平台上，本文进行了ROLLOVER STEER INPUT 稳定仿真。
方向盘输入转角如图4。
3 仿真结果与分析
在针对电子稳定系统测试的FISHhook 测
试工况下，对于有无ESC 控制算进行仿真，汽车模型参数选择E-Class,SUV ,仿真结果如图5。
从图5、6中，明显看出有无ESC 控制的汽车在Fishhook 测试工况下。
电子稳定系统在危险恶劣工况的介入，使汽车具有很好
的稳定性。
在图6中的Four-wheel brake wheel cylinder pressure ，有ESC 控制算法，汽车通过轮缸对车轮进行ESP 控制制动，达到控制汽车稳定性，图7由于没有ESP 系统，当汽车失去稳定性时，不能主动通过制动，增加你像横摆力矩，从而增加汽车稳定性。
而且在图6、7中的Yaw Rate ，对比可知由于没有ESC 控制系统的介入，汽车的横摆率最后是发散的。
4 总结
在本文中，主要是介绍关于ESC 电子
稳定系统的控制算法研究。
在Carsim 建立simulink 接口，并在simulink 中利用由Carsim 导入带有自定义的输入输出汽车模型，进行ESC 算法搭建。
本文在形成的仿真平台上，又对车体、空气动力学、动力传动系统、制动系统、转向系统、悬架、轮胎模型建模的基础，搭建在打开的.MDL 文件中搭建了相应的控制算法，并比较有无ESC 控制汽车运行的效果。
参考文献
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stability control and emergency roll control for vehicle rollover m i t i g a t i o n [C ]//P r o c.o f S A E 2010 World Congress.Detroit:SAE Press,2010.
作者单位
上海汽车集团股份有限公司培训中心 上海市 200086
图3：电子稳定系统控制器图4：方向盘转角输入
图5：带ESC 的仿真结果
图6：没有ESC 的仿真结果。