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汽车电子稳定系统(ESC)建模及控制策略研究
| 论文题名： | 汽车电子稳定系统(ESC)建模及控制策略研究 |
| 关键词： | 汽车电子技术;稳定控制系统;质心侧偏角;横摆角速度;综合仿真平台 |
| 摘要： | 汽车稳定性控制问题是近代车辆工程主动安全领域重要研究方向，电子稳定控制系统(Electronic Stability Control简称ESC)是基于牵引力控制系统(TCS)与防抱死系统(ABS)的一种新型主动安全控制系统，用于解决车辆在高速情况下急转弯或者低附着路面发生甩尾或侧翻的问题。车辆的驾驶安全性以及稳定性将会得到很大的改善。因此，随着人们对汽车安全驾驶的要求逐渐提高，ESC控制系统的性能要求也就越来越高，所以更具有研究意义。 本文首先介绍了ESC主动安全系统研究的背景与意义及其国内外发展现状和ESC的工作原理及作用;再结合国内外汽车ESC系统控制理论及实验结果，通过MATLAB/Simulink软件建立了车辆运动学模型，包括二自由度参考模型、七自由度整车实际模型以及轮胎模型，并且通过AMESim软件建立ESC系统的液压系统模型，包括液压缸模型、车轮制动轮缸模型、液压调节器模型等;其次对汽车动态运动特性进行分析，以车辆侧偏角和横摆率为控制变量，采用传统的直接横摆控制(DYC)策略，并设计参数自整定模糊PID控制器，实现汽车横摆力矩动力学稳定性控制;ESC液压系统中执行器采用PID控制器输出PWM波形来控制跟踪，从而有效控制车轮轮缸制动压力。整个控制框架中共有上下两层控制结构，上层运动控制器主要任务是修正汽车横摆力矩，下层执行控制器主要让ESC系统中执行元件输出理想轮缸压力，再通过MATLAB中S-函数来连接前面建立的车辆动力学模型和液压系统模型，再设置好联合仿真环境就可以进行综合仿真研究。 最后通过模拟典型工况包括阶跃转向试验、单移线试验和Fishhook鱼钩实验，来验证模型建立的准确性和控制系统的有效性，并且仿真结果表明在设计的控制策略下车辆稳定性得到明显提升。另外，本文还进行了ESC实验系统项目的设计与实现，该ESC实验系统平台以Bosch公司实车测试的ESC实验数据为基础，成功地复现了转向不足和转向过度的DLC双移线实验和转向不足的圆环实验中的ESC功能效果，对ESC系统的研究具有重要意义。 |
| 作者： | 张凡 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 彭富明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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