關(guān)于汽車底盤電控系統(tǒng)集成控制策略研究

涂冰　馮桂源　肖善巧

摘 要：汽車底盤電控系統(tǒng)對于汽車運行安全和穩(wěn)定具有極其重要的作用，實現(xiàn)集成控制有利于提高其性能。本文針對汽車底盤電控系統(tǒng)，從防抱死系統(tǒng)、電子穩(wěn)定程序和主動懸架系統(tǒng)三個方面對其進行了介紹，然后從分布式集成控制、總判決機制和控制模型三個方面闡述了汽車底盤電控系統(tǒng)集成控制的具體策略，希望可以對相關(guān)研究工作起到一定參考。

關(guān)鍵詞：汽車底盤；電控系統(tǒng)；集成控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.210

0 引言

近些年，屢屢見諸報端的汽車安全事故給社會造成了較大影響，其中一部分原因是人為因素導致，另一部分原因則是汽車自身質(zhì)量問題引起的。所以，必須對汽車自身質(zhì)量予以提升，同時還需在底盤系統(tǒng)的設(shè)計上加強其集成化和智能化，以此避免人為因素造成的擾動。

1 汽車底盤電控系統(tǒng)

1.1 ABS防抱死系統(tǒng)

在汽車的運行過程中，對車輪傳動狀態(tài)的控制是非常關(guān)鍵的，一旦出現(xiàn)緊急情況，若是對車輪傳動無法形成及時控制，就可能導致安全問題產(chǎn)生。ABS防抱死系統(tǒng)可以在車輪傳動控制上發(fā)揮出非常重要的作用，其通過在車輪上設(shè)置的傳感器對車輪抱死信號進行及時傳遞，對應的控制器在收到信號之后就可以及時對車輪制動缸的油壓進行降低，以此實現(xiàn)制動力矩的減小。在一段時間之后，信號操作完成，制動力矩就可以逐漸恢復。利用這樣的方式對汽車車輪進行控制，能夠有效避免汽車出現(xiàn)無法控制或是側(cè)滑的問題，保證汽車的安全。

1.2 ESP電子穩(wěn)定程序

就電子穩(wěn)定程序的基本組成說來，主要是由加速防滑控制、制動輔助和防抱死制動這三個系統(tǒng)組成的，其表現(xiàn)出了明顯的綜合性特征。該系統(tǒng)主要是通過傳感器將各部分的信息進行傳遞分析，再憑借內(nèi)部系統(tǒng)，計算并且發(fā)出正確的指令，實現(xiàn)對汽車狀態(tài)的調(diào)整，確保車輛能夠保持平衡的運動狀態(tài)。一般說來，車輪傳感器、轉(zhuǎn)向傳感器、橫向加速器以及側(cè)滑傳感器等共同組成了ESP，對車輛各部分狀態(tài)可以實現(xiàn)全面監(jiān)測，并且根據(jù)相應的信息對汽車實現(xiàn)控制。如此，可以在最大程度上確保汽車的運行過程能夠保持穩(wěn)定，不會出現(xiàn)側(cè)翻、甩尾或是跑偏的問題。

1.3 ASS主動懸架系統(tǒng)

懸架系統(tǒng)的存在，最為主要的目的就是實現(xiàn)減震，確保汽車運行的平穩(wěn)。一般，主動懸架作為直接里發(fā)生器，能夠?qū)斎牒洼敵龅男畔⑿纬捎行Х答伜涂刂?，實現(xiàn)高質(zhì)量的減震。其基本要求是將動作器形成的力與其他力的控制信號保持一致狀態(tài)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)更好的信息收集和跟蹤，為汽車平穩(wěn)運行提供保障。ASS主動懸架系統(tǒng)存在一定的控制復雜性，需要綜合判斷多方面的情況，主要涉及到彈簧剛度、輪胎剛度、懸架動力、懸下質(zhì)量以及路面平整度等。對這些信息進行收集分析，再得出合理的控制指令，根據(jù)計算結(jié)果，控制指令可以分為最優(yōu)控制、預測控制以及自適應控制等多個部分。

2 汽車底盤電控系統(tǒng)集成控制

2.1 分布式集成控制

分布式集成控制，通過情況下說來就是實現(xiàn)分層遞進控制，把高層先進方法和不精確的方法統(tǒng)一結(jié)合起來，形成一種遞進式的控制方式，可以對多個子系統(tǒng)實現(xiàn)分別控制和統(tǒng)一管理。一方面，分布式集成控制能夠在最大程度上實現(xiàn)資源整合的合理性以及全面性。另一方面，分布式集成控制也可以實現(xiàn)不同子系統(tǒng)之間的相互交流，避免不同子系統(tǒng)之間出現(xiàn)矛盾或是沖突，對汽車整體運行控制造成影響。對于汽車底盤電控系統(tǒng)的集成控制而言，制動與轉(zhuǎn)向的集成控制是比較關(guān)鍵的，也是直接關(guān)系到汽車操作的核心控制。通過對車輛制動和轉(zhuǎn)向的深入研究發(fā)現(xiàn)，通過最優(yōu)控制技術(shù)實現(xiàn)控制，會導致系統(tǒng)的線形復雜度上升，不利于系統(tǒng)運行的穩(wěn)定和高效率。對此，筆者認為可以通過預測模型控制手段，在MPC的基礎(chǔ)上設(shè)計對應的集成控制器，將AFS系統(tǒng)和ESC系統(tǒng)集成起來，實現(xiàn)集成控制的目的。預測模型控制能夠?qū)Σ淮_定環(huán)境的干擾和模型自身誤差實現(xiàn)有效克服，并且能夠表現(xiàn)出非常良好的線性。

2.2 總判決機制

對于車輛本身而言，其存在多個不同的系統(tǒng)，而且各個系統(tǒng)之間存在一定的差別。這一差別的存在，就使得對不同子系統(tǒng)進行控制時，可能出現(xiàn)一定的控制矛盾，會對整個系統(tǒng)的控制產(chǎn)生較為嚴重的影響。因此，需要對總體控制構(gòu)建總判決機制，以此對不同系統(tǒng)的控制關(guān)系進行理順，避免出現(xiàn)控制沖突的問題。在總判決機制的構(gòu)建上，需要結(jié)合汽車各個控制系統(tǒng)的實際情況，對各個控制系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)，使其能夠高效實現(xiàn)相互配合，確保汽車整體控制，實現(xiàn)穩(wěn)定安全的運行控制。

2.3 構(gòu)建汽車底盤電控系統(tǒng)集成模型

要實現(xiàn)集成控制，首先需要設(shè)立集成控制模型。在進行模型設(shè)立的過程中，一般可以分為三步進行。第一，對模型參數(shù)進行合理選擇和設(shè)置。由于汽車系統(tǒng)存在比較大的復雜性，各個微小系統(tǒng)包含了諸多元件。要想集成控制模型發(fā)揮出切實高效的控制作用，就必須對各個子系統(tǒng)的參數(shù)進行合理設(shè)置，保證其合理可靠，以便集成控制模型能夠滿足控制需求。第二，依照確定的系統(tǒng)參數(shù)進行模型仿真，這可以通過對汽車系統(tǒng)不同部分的相關(guān)運行數(shù)據(jù)進行采集和傳遞，將其輸入到模型之中進行仿真。通過計算可以得出對應的結(jié)果，然后對計算結(jié)果進行判定。如果結(jié)果超出允許范圍，就需要對控制措施進行調(diào)整，使其回歸到正常區(qū)間。若是結(jié)構(gòu)處在允許范圍內(nèi)，則說明控制措施合理，可以對其進行進一步優(yōu)化。最后，需要對一些實際場景進行仿真。汽車底盤電控系統(tǒng)的集成化就是要是汽車在遭遇實際情況時能夠表現(xiàn)出良好的控制性能。因此，可以預設(shè)一些實際場景，將其轉(zhuǎn)化為相關(guān)的參數(shù)，輸入到模型之中進行仿真，從而得出具體的結(jié)果，以此判斷集成系統(tǒng)的實際控制性能。

3 結(jié)束語

對汽車底盤電控系統(tǒng)進行集成控制構(gòu)建，需要在明確底盤電控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對性的通過分布式集成控制、設(shè)立總判決機制和模型仿真這些環(huán)節(jié)，逐一落實集成控制在底盤電控系統(tǒng)中的具體應用，以此實現(xiàn)底盤電控系統(tǒng)的集成化，使其能夠確保汽車控制的穩(wěn)定和安全。

參考文獻：

[1]陳林，別玉娟.面向主動安全的汽車底盤集成控制策略研究[J].河北農(nóng)機，2015（01）：52-53.

[2]張進生.淺談汽車底盤電控系統(tǒng)集成控制策略研究[J].南方農(nóng)機，2015（08）：37-38.

作者簡介：涂冰（1987-），漢，湖南南縣人，大專，高級技師，研究方向：汽車檢測與維修。