車輛穩定性集成控制方法綜述

曹天琳 李剛 余志超 沈玉龍

摘 要：車輛的行駛穩定性是車輛的評價指標之一，對車輛穩定性控制一直都是研究熱點。車輛穩定性控制的方法主要包括主動懸架控制、四輪轉向技術和直接橫擺力矩控制等技術。四輪獨立驅動與轉向電動車具有轉向和驅動獨立可控的優勢，給車輛穩定性集成控制提供了方便，是集成控制的良好載體。因此，國內外學者做了大量的研究，論文對車輛穩定性集成控制方法進行綜述，為后面的集成控制提供良好的參考資料，全方位提高車輛的行駛穩定性。

關鍵詞：集成控制;行駛穩定性;四輪轉向;直接橫擺力矩控制

0 前言

車輛的行駛穩定性是指汽車在行駛過程中，在外部因素作用下，汽車尚能保持正常行駛狀態和方向，不致失去控制而產生滑移、傾覆等現象的能力。汽車的行駛穩定性是車輛以一個重要指標，會影響成員的舒適性，車輛的安全性以及車輛的動力性等。四輪獨立驅動與轉向電動車的出現為車輛行駛穩定性集成控制研究提供了便利的條件，車輛有更多的可控自由度，為集成控制研究提供了契機，國內外學者對集成控制做了大量的研究，對于提高車輛的行駛穩定性都起到了很大的作用。目前，車輛穩定性集成控制依然是汽車行業的熱點話題。

1 國外研究現狀

Roshan等[1]設計了四輪獨立轉向、四輪獨立制動集成控制算法。上層基于二自由度車輛模型，采用滑模控制方法實現對車輛理想質心側偏角和理想橫擺角速度的跟蹤控制;下層采用自適應輪胎力優化分配算法，在滿足力分配約束條件前提下最大化輪胎附著能力，提高車輛穩定性。

Junjie He等[2]基于獨立設計的主動轉向控制器（AFS）和動力學穩定性控制器（DSC），運用滑模控制理論設計了整車集成控制器對各子系統的控制動作進行協調，提出基于規則的集成控制體系，減小兩子系統之間的功能沖突并最大化二者的功能范圍。

Tin Lun Lam等[3]基于四輪獨立驅動（4WID）四輪獨立轉向（4WIS）電動車結構，研究了一種四輪驅動力的協調控制方法。

Nagai[4]對4WS和DYC的集成控制研究作出了奠基性的工作，他提出了后輪轉向與DYC的集成控制策略。該控制結構的前饋負責計算執行器所需的控制輸入（后輪轉角和所需橫擺力矩）;而反饋部分則利用LQG或者H∞理論對狀態誤差進行跟蹤。

2 國內研究現狀

吉林大學劉經文[5]采用分層結構，上層構建了被控系統反饋鎮定矩陣，基于模型預測控制理論設計多目標跟蹤集中控制算法求出車體所需的總縱向力、總側向力、總橫擺力矩，實現駕駛意圖;下層把四個車輪的轉向角和驅動/制動力矩作為8個獨立的控制變量，以最大化四個輪胎附著裕度為分配目標，考慮輪胎垂直載荷、路面附著條件對輪胎附著能力的限制，得到輪胎縱向力、側向力的優化分配結果。

重慶大學趙樹恩[6]研究了針對電動助力轉向、半主動懸架系統、制動防抱死系統的集成控制問題，基于駕駛員意圖和車輛行駛工況辨識，采用車輛底盤多模型遞階控制方法設計了集成控制策略。

朱冰等[7]基于多變量頻域控制方法設計了主動轉向系統和主動制動系統的集成控制策略。

郭建華等[8-9]提出了一種ABS與ASS協調控制策略，根據車輪滑移率調節車輪垂向載荷以獲得整車最大制動力，此外還研究了基于滑模變結構控制的AFS與滑移率門限控制的ABS的集成控制算法。

3 結論

四輪獨立驅動與轉向電動車驅動和轉向都是獨立可控的，有更多的可控自由度，為車輛的集成控制提供了便利的條件。可以將主動前輪轉向（AFS）、主動后輪轉向（RFS）、四輪轉向（4WS）、直接橫擺力矩控制（DYC）、電子穩定性控制（ESP）、制動防抱死系統（ABS）、牽引力控制系統（TCS）等多種功能集為一體，多種功能的集成必將會出現各種沖突，所以集成控制一直都是研究的熱點課題。充分發揮四輪獨立驅動與轉向電動車的優勢，更大程度上提高車輛的行駛穩定性和主動安全性。

參考文獻：

[1]Roshan，Naraghi.Vehicle Integrated Control-An Adaptive Optimal pproach to Distribution of Tire For- ces[C].2008 IEEE International Conference on Net- working，Sensing and Control，Sanya，2008：885-890.

[2]Junjie He，D A Crolla，M C Levesley，and W J Man- ning.Coordination of active steering，driveline and braking for integrated vehicle dynamics control[J].Proc.IMech E，2006，220：

1401-1421.

[3]Tin Lun Lam，Yangsheng Xu，and Guoqing Xu.Traction Force Distribution on Omni-directional Four Wheel Independent Drive Electric Vehicle[C].2009，IEEE International Conference on Robotics and Automation，Kobe，Japan，2009：3724-3729.

[4]Nagai M，Yamanaka S，Hirano Y.Integrated Control Law of Active Rear Wheel Steering and Direct Yaw Moment Control.Proceedings of AVEC96，September，Aachen.

[5]劉經文.四輪獨立電動車驅動/轉向/制動穩定性集成控制算法研究[D].吉林大學，2012.

[6]趙樹恩.基于多模型智能遞階控制的車輛底盤集成控制研究[D].重慶：重慶大學，2010.

[7]朱冰，李幼德，趙健，李靜.基于多變量頻域控制方法的車輛底盤集成控制[J].農業機械學報，2010，41（01）：13-17.

[8]郭建華，李幼德，李靜.汽車防抱死系統與主動懸架聯合控制研究[J].中國機械工程，2007，18（24）：3014-3018.

[9]郭建華，李靜，李幼德.汽車主動前輪轉向與防抱死制動系統集成控制研究[J].汽車技術，2007（11）：4-8.

作者簡介：曹天琳（1995-），男，滿族，遼寧鞍山人，碩士研究生，主要研究方向：新能源汽車驅動與驅動控制。