基于底盤集成控制提高汽車高速轉向特性

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基于底盤集成控制提高汽車高速轉向特性

提出了一種底盤集成控制策略，該策略通過集成電子穩定控制系統、4輪驅動系統和主動防側傾控制系統最大限度地提高汽車轉彎時的行駛速度，并對所提出的控制策略進行了仿真驗證。

底盤集成控制策略包含3個模塊：監控控制器、車輛運動控制算法、協調器。其中，監控控制器監控汽車當前的行駛狀態并確定汽車下一步行駛所需的參數值，這些值包括縱向加速度、橫擺角速度、側傾角；汽車運動控制算法用來確定汽車下一步行駛所需的控制輸入，如橫擺力矩和側傾力矩等；協調器則基于最優控制分配方案來確定集成系統中每個子系統的實際輸入，如前/后輪驅動轉矩、4輪制動力矩和側傾力矩等。分析了汽車和輪胎的動力特性，基于汽車平面模型和輪胎特性描述了汽車的穩態轉向特性，指出車輛轉彎時的最大速度由輪胎的受力特點決定，前/后輪理想的側向力比例由汽車質量中心的位置確定，輪胎受力特性則基于非線性輪胎模型由汽車載荷前后分布確定。依據上述分析，給出了實現底盤集成控制策略3個模塊的詳細算法及結構圖。

對所提出的底盤集成控制策略進行了仿真驗證。基于商業化軟件Carsim以現代捷恩斯轎車為原型建立了試驗車模型。利用Matlab/Simulink建立了一個集成驅動模型和一個優化高速駕駛模型，與之前建立的試驗車模型結合，組成一個駕駛員-車輛-控制器閉環仿真模型來評價所提出的集成控制策略。仿真試驗選擇瀝青路面作為模擬路面，設定該路面的摩擦附著系數為1。模擬的行駛路徑為一段5.62km的環形跑道，其包含多段半徑約為20m的彎道。試驗結果表明，采用所提出底盤集成控制策略的汽車進行轉向時，其側向力增加3.9%，縱向速度也得到相應提高，在環形跑道上行駛時間縮短了2.7%。

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

編譯：王祥