汽車穩定性分析及控制策略研究

摘要：在汽車行進過程中，汽車穩定性是保障汽車安全的重要性能，即指汽車不發生側翻、側滑和偏移的性能。本文中筆者首先分析汽車失穩的原因，然后再進一步提出有效的控制策略^[1]。

關鍵詞：汽車;失穩原因;穩定性控制

中圖分類號：U462 文獻標示碼：A

1汽車失穩原因

研究發現，汽車輪胎的非線性區間容易出現失穩現象，且隨著車輪側偏角的不斷增大，其側向力會逐步進入飽和狀態。在飽和狀態下，前軸產生的側滑會使汽車與操作人員預設的軌跡發生偏移，而后軸產生的側滑會使汽車發生甩尾等嚴重事故。

汽車失穩的成因復雜，其中包括以下幾點：第一，如果汽車在行駛中產生轉向過度特性，即由汽車縱、側向加速度引起的軸荷轉移，會使汽車從轉向不足向轉向過度轉變，引起汽車失穩;第二，如果汽車輪胎在制動或驅動時產生側向力，便會降低輪胎側偏剛度，從而引起前或后軸側滑失穩;第三，汽車的橫擺角速度滯后，若汽車突變車道，這一滯后現象便會使汽車在轉向時產生較大的橫擺力矩，繼而使汽車產生較大的質心側偏角，從而引起汽車失穩;第四，在汽車行駛中，其輪胎與地面的摩擦系數不盡相同，所以會改變汽車的運行姿態，同時道路不平、側向風等對汽車的影響也會改變其運行狀態，引起汽車失穩;第五，操作人員在突發意外時慌忙操控汽車而使其駛進非線性區，并使汽車產生較大的質心側偏角，而使其失去穩定性^[2]。

2汽車穩定性的控制策略

汽車穩定性的控制具有時變性和非線性的特征且十分復雜，其中汽車穩定性控制的關鍵是控制輪胎縱、側向力的分布，而輪胎的縱、側向力又受到滑移率、側偏角和垂直載荷等因素影響。

2.1汽車制動防抱死系統

在一邊運動一邊滑移狀態下，汽車車輪與地面的附著力遠比抱死狀態下車輪與地面的附著力大。所以利用汽車制動防抱死（ABS）系統既可防止汽車側滑，又可最大限度縮小汽車的制動距離，繼而使汽車的滑移率降至20%，由此提高了汽車的制動效果。

2.2汽車牽引力控制系統

汽車牽引力控制（TCS）系統是一種防滑轉控制系統，即利用輪速傳感器信號來對從動輪與驅動輪進行比較分析，若從動輪的轉速比驅動輪小，則對驅動輪的轉速進行控制。與ABS系統相比，相同點是TCS與ABS系統都用制動調節器和轉速傳感器來調節車輪的運轉狀態，但TCS系統對汽車穩定性控制的效果更好。例如，在濕滑路面上，汽車的驅動輪易在汽車加速時滑轉，其中前輪滑轉會使汽車失控并向一側偏移;后輪滑轉會使汽車甩尾，但TCS系統可減輕或避免汽車在加速時發生滑轉現象，從而使汽車按預定軌跡行駛^[3]。

2.3汽車穩定性控制系統

汽車穩定性控制（ESP）系統主要由輪速傳感器、橫向加速度傳感器、方向盤轉角傳感器、橫擺角速度傳感器、液壓控制系統和發動機管理電子控制單元EUC組成。控制汽車穩定性的關鍵是控制汽車車輪的滑移率，而ESP系統的任務正是如此，即各加速度傳感器協同控制汽車運行的穩定性，具體如下：一是通過檢測和計算汽車方向盤轉角的信號，可確定操作人員的操作意圖;二是通過分析處理橫擺角速度傳感器和橫向加速度傳感器的信號，可確定汽車在運行中實時工況的改變，然后再分析對比理想參數與實際參數，若兩者的偏差比設定的偏差大，則表明汽車運行失穩且方向失控。為此，ESP系統的電子控制單元ECU便會輸出一個等值的補償力矩來恢復汽車的穩定性，且在必要時，亦可通過調節發動機轉速來降低驅動力，從而實現對汽車穩定性的有效控制^[4]。

3結束語

汽車穩定性控制是汽車主動安全技術體系的重要內容，是促進汽車行業可持續發展的必然要求，所以深入開展汽車穩定性控制的研究具有現實價值。

【參考文獻】

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