基于汽车稳定性控制系统的侧翻控制策略

I 基于汽车稳定性控制系统的侧翻控制策略 摘要：随着汽车产业的迅速发展，人们对汽车各方面性能要求的不断提升，特别是针对汽车安全性的高度关注和需求，从而不断的促使着汽车产业在汽车安全行驶方面寻求技术改进和突破。为了提高汽车在行驶过程中的安全性能系数，基于汽车电子稳定性控制系统（Electronic Stability Program，ESP）的侧翻控制策略，针对汽车的主动转向控制建立了以汽车2自由度为参考模型建立了8自由度的汽车动力学模型的侧翻控制策略，主要采用改变转向轮的转向角度，从而减小汽车的侧向加速度，提高汽车的侧翻控制能力。其次，根据汽车在行驶过程中制动系统以及悬架的变化情况建立了10自由度整车侧翻动力学模型，应用车辆动力学和轮胎力耦合特性，提出车辆侧翻控制策略。通过制动矩的差动调节和半主动悬架阻尼力的适时匹配，实现对车辆侧翻的有效控制。通过对转向系统和制动系统及悬架的控制研究，大大提高汽车在行驶过程中的稳定性。

关键词：汽车稳定性，悬架控制，转向控制，车辆侧翻，制动控制。 II

Rollover control strategy based on vehicle stability control system

Abstract: With the rapid development of automobile industry, car performancerequirements of all aspects, especially in automotive safety attention and demand, and constantly push the car industry for technical improvement and breakthrough in the field of automotive safety driving. In order to improve the car driving in the process of safety coefficient, based on automobile Electronic Stability control system (Electronic Stability Program, ESP) of the lateral control strategy, in automotive active steering control is established by car 2 degrees of freedom for the reference model of 8 degrees of freedom vehicle dynamics model is established of the rollover control strategy, mainly USES the change of steering wheel steering Angle, thus reduce the lateral acceleration of the car, improve vehicle rollover control. Secondly, based on automobile brake system in the process of driving and the change of suspension set up 10 degrees of freedom vehicle lateral dynamics model, application of vehicle dynamics and tire force coupling characteristics of vehicle rollover control strategy is put forward. Through differential braking torque regulation and timely match the semi-active suspension damping force, to achieve the effective control of vehicle rollover. Through to the steering system and brake system and suspension control research, greatly improve the stability in the process of car on the road.

Key words: Control stability, suspension, steering control, vehicle, braking control. III

目 录 1 绪论.............................................................. 1 1.1 汽车电子稳定系统（ESP）的介绍 .............................. 1 1.1.1 汽车稳定系统（ESP）的组成 ............................. 1 1.1.2 汽车电子稳定系统的工作原理 ............................ 1 1.2 汽车电子稳定系统（ESP）的发展和研究现状 .................... 1 1.2.1 电子稳定系统（ESP）的发展 ............................. 1 1.2.2国外研究现状........................................... 2 1.2.3 国内研究现状 .......................................... 2 2 车辆侧翻.......................................................... 4 2.1 刚性汽车的准静态侧翻........................................ 4 2.2 带悬架汽车的准静态侧翻...................................... 6 3 车辆动力学模型.................................................... 8 3.1 主动转向技术的整车动力学模型................................ 8 3.2 制动与悬架的整车动力学模型.................................. 9 3.3 轮胎模型................................................... 11 4 侧翻控制策略..................................................... 13 4.1 转向控制策略............................................... 13 4.2 悬架控制策略............................................... 14 4.3 制动控制策略............................................... 15 5 结论............................................................. 18 1

1 绪论 1.1 汽车电子稳定系统（ESP）的介绍 汽车电子稳定系统是防抱死制动系统、驱动防滑控制系统、电子制动力分配系统、牵引力控制系统和主动车身横摆控制系统等基本功能的组合，是一种汽车新型主动安全系统。是汽车主动安全措施的重要突破，通过控制事故发生的可能性来实现安全行车，使汽车在极其恶劣的行车环境中确保行驶的稳定性和安全性。 1.1.1 汽车稳定系统（ESP）的组成 电子稳定系统在防抱死制动系统，驱动防滑控制系统，各种传感器的基础上，增加了汽车转向行驶时横摆率传感器、车身翻转角速度传感器、侧向加速度传感器、制动总泵中的液压传感器和转向盘转角传感器等。其中最重要的是车身翻转角速度传感器，这种车用传感器是航天飞机和空间飞行器上使用的旋转角速度传感器类似的产品。车身翻转角速度传感器就像一个罗盘，适时的监控汽车行驶的准确姿态，监控汽车每一个可能的翻转运动角速度。其他传感器则分别监控汽车的行驶速度和汽车的水平侧向加速度，当制动发生时则监控制动力的大小和各车轮制动力的分配情况。 该系统包括车距控制、防驾驶员困倦、限速识别、并线警告、停车入位、夜视仪、周围环境识别、综合稳定控制和制动助力9项控制功能。 1.1.2 汽车电子稳定系统的工作原理 从外部作用于汽车的所有力，包括制动力、驱动力、任何侧向力，都会引起汽车绕其质心转动。该系统根据此原理，在汽车进入不稳定行驶状态时，通过对制动系统、驱动传动系统的干涉，修正过度转向或转向不足的倾向，使汽车保持稳定行驶状态。 在汽车出现不稳定行驶趋势时，采用两种不同的控制方法，使汽车消除不稳定行驶因素，回复并保持汽车预定的行驶状态。这两种控制方法是，首先该系统通过精确的控制一个或多个车轮的制动过程（脉冲制动），根据需要分配施加在每个车轮上的制动力，迫使汽车产生一个绕其质心转动的旋转力矩，同时代替驾驶员调整汽车行驶方向。其次在必要时（比如车速太快，发动机驱动转矩过大），则系统将自动调整发动机的输出转矩，控制汽车的行驶速度。汽车电子稳定系统不仅仅是在干燥路面上提高了汽车的稳定性，还可以在路面附着性比较差的时候起作用。 1.2 汽车电子稳定系统（ESP）的发展和研究现状 1.2.1 电子稳定系统（ESP）的发展