汽車底盤集成及其控制技術研究

孔博 王麗琴

摘 要：隨著近些年以來汽車行業的崛起，汽車在運營過程中的安全性、舒適性、有效性、節能性成為電子控制系統和技術研發領域的主要項目之一。眾所周知，整車綜合性能的改進和提高要憑借子系統的協調工作來完成，汽車底盤集成控制手段作為提升車輛性能的手段之一，在車輛工程研究領域具有非常重要的作用。作為車輛工程領域的熱點研究話題，底盤集成控制系統的應用，可以有效調動底盤各個系統的工作性能，使底盤各系統在協調穩定的條件下運行，從而極大程度的提高了整車的綜合控制性能和標準。本文立足于汽車底盤集成及其控制技術這個話題展開討論，車輛運行的可持續發展奠定基礎。

關鍵詞：汽車底盤集成控制；集成控制背景；集成控制技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.053

0 引言

汽車底盤的整體性性能是通過駕駛員在駕駛過程中對汽車所進行的控制意識，如轉向、加速、減速、緩行等的調控的來實現的。汽車底盤控制技術實現的核心目標是向集成控制方向發展，主要目標是實現集成控制的對象、手段、互聯網技術等內容的控制，對于提高汽車在運營過程中的指定性和舒服程度起著舉足輕重的作用。隨著科學技術的發展，汽車底盤控制技術正在朝著集成化、網絡化、智能化、信息化的方向發展。

1 汽車底盤集成控制背景概述

1.1 汽車集成控制思想的提出

控制技術在汽車領域的最早應用起源于上世紀七十年代，在燃油經濟性、排放合理性方面出臺了相應了法律規定，由此拉開了控制技術在汽車行業的應用帷幕：驅動控制系統（TCS）、防抱死制動系統（ABS）、牽引力控制（TRC）、主動懸架系統（ASS）等控制技術的出現，極大地提升了我國汽車的性能，與此同時，汽車底盤技術也在創新的道路上取得了跨越式的發展。

在現代學術界通常把研究的重點內容集中于車輛底盤控制系統中的懸架，轉向，驅動、制動系統等方面，由于這些因素彼此之間并沒有必然的聯系，因此在進行系統開發的時候，把研究的焦點集中于實現這些系統對應的控制目標，但是并沒有過多關注這些系統被糅合進車輛運動控制中對其他子系統的帶來的影響結果。

1.2 汽車底盤集成控制研究的發展

有關汽車的集成控制理論，上世紀末期的理論成果頗多。美國的Y.Ghoneim和w.Lin從汽車穩定性基本特征出發，提出了比例微分控制和狀態反饋控制理論措施，從根本上實現了制動防抱死和驅動控制的集成控制目標。轉向工況下的車輛動力學模型是日本的T.Y.shimura和Y.Em.to所提出來的理論，該模糊控制達到了對轉向系統和主動懸架的集成控制的目標，對于汽車的操縱性和平順性進行了調控，從整體上達到了完美的效果。英國學者R.Sharp提出了基于雙向作用的多目標集成控制理論，這種理論被應用在汽車底盤系統的主動控制中。德國研究者Chtler設計出了一整套ABS/ASR和ASS等內在集成系統，從而實現了汽車垂向、側向、縱向的有效集成控制。Cherouat.H通過設計多變量的協調控制技術對汽車底盤系統實現了集成控制，在這個系統的實現過程中，構建成一整套動力學制動、驅動以及轉動模型。

國內的學者李君和喻凡提出了轉向系統與制動系統、懸架系統與制動系統的集成控制理論，提高了汽車的動力學功能。2004年，北京理工大學汽車動力實驗室引入了轎車ABS/ASR/ACC集成電控技術，通過捷達GTX樣車的試驗實現了控制單元硬件電路和軟件邏輯的整合，所研制出來的集成電控系統功能優越，在實用性和擴展性方面做出了卓越的貢獻，為轎車的安全控制裝置集成化研究奠定了基礎。

2 車輛底盤集成控制技術研究

2.1 底盤集成控制結構研究

2.1.1 集成控制

集成控制通過一系列有序的單元呈現一切信息動態，其中涵蓋傳感器等信息，這一動態信息的實現是經過多個目標的計算過程實現執行器的規范化控制，這種控制技術可以有效實現集成控制，通過一個集成控制器技術的研發成功，取代了各個子系統控制器，促進了控制集成技術的發展。

2.1.2 協調控制

協調控制是集成控制與各子系統控制之間所形成的一種控制模式，這種模式是在因地制宜的基礎上，對原有的控制模塊進行充分利用，在各個子模塊的序列中添加協調控制器，達到協調各個子系統工作的目標。協調控制器會準確探究出車輛運行當中的狀態，對駕駛員工作狀態中的意識進行識別，以及對控制感知命令進行分散識別，傳達到中間層的各個控制器，之后由中間層面的控制器對各個子執行器實行管理控制。

2.2 底盤主動控制系統探索

底盤主動控制系統根據汽車的運動狀態可以分為以下幾個內容：橫向的轉向和橫擺力矩控制、縱向的制動和驅動控制、垂向的懸架控制等要素。

汽車底盤控制系統技術的開發力度不斷完善，在開發過程中注重輪胎與地面的接觸力度。由于汽車的運動軌跡并不相同，因此控制系統之間的關系并不是彼此孤立的，而是相互制約，相互依存的關系。對于執行器的控制而言，各個子系統都對其有制約作用，比如制動器在工作過程中，會受到駕駛員的意識、電子穩定系統ESP、防抱死系統ABS等諸多因素的制約和影響。且同一個控制目標的實現需要借助于其他數個控制體系達成，比如轉向過程中的穩定性的實現是借助于主動前輪轉向AFS、主動后輪轉向ARS以及ESP等要素來完成的，除此之外，也同時反饋控制時間、相位的實現時間、系統、傳感器的冗余度等因素存在著千絲萬縷的關系。

3 結語

隨著我國經濟的高速發展，交通公路行業開始不斷壯大，汽車作為經常應用的交通工具，是人們的日常生活中必不可少的元素，從改革開放以來對汽車底盤集成控制的研究課題一直沒有停滯，研究者把關注的焦點聚焦于如何引入先機技術，使汽車底盤的各項功能達到均衡狀態，從而從根本上提升汽車底盤體系的整體性能。本文針對汽車底盤集成及其控制技術這一課題展開討論，為推動我國城市化建設進程做出理論探索。

參考文獻：

[1]賈曉峰. 電動汽車底盤多目標集成控制研究[D].吉林大學，2016.

[2]陳文才.淺談汽車底盤集成及其控制技術[J].湖北成人教育學院學報，2014，16（05）：136-137.

[3]貝紹軼，趙景波，劉海妹.汽車底盤集成系統的重構控制技術評述[J].傳感器與微系統，2017，29（04）：1-4.