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汽车电子稳定系统不同控制策略研究
| 论文题名： | 汽车电子稳定系统不同控制策略研究 |
| 关键词： | 汽车电子稳定系统;控制策略;直接横摆力矩;模糊滑模控制 |
| 摘要： | 汽车在低附着系数路面上高速转弯或者紧急避障时易发生不稳定现象，汽车电子稳定控制系统可以实时监控汽车运行状态的好坏并施加控制，有效地保证汽车操纵稳定性。本文在低附着系数路面上对汽车电子稳定系统的不同控制策略进行研究具有实际价值。 建立了魔术公式轮胎模型，并对转弯和制动时的轮胎力修正，在轮胎模型的基础上，建立了整车七自由度模型，并建立了简化后的线性二自由度理想模型。在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型，并对搭建好的整车模型进行验证。对汽车稳定性影响因素和直接横摆力矩控制策略进行分析，选择横摆角速度和质心侧偏角作为控制变量。对两个控制变量的理想值进行计算，并对车辆失稳状态做出分析。在MATLAB/Stateflow中设计了单轮制动控制逻辑，在MATLAB/Simulink中建立了横摆力矩分配模型并搭建到整车模型上。基于PID、模糊和滑模控制策略建立了四种控制器模型，搭建的控制器均对横摆角速度和质心侧偏角联合控制。其中，设计模糊滑模控制器时，基于等效控制法设计了积分滑模控制器，采用质心侧偏角协调加权法调节变量偏差的权重比例，并采用模糊控制规则调节滑模控制器的切换增益。在低附着系数路面上分别输入阶跃和正弦两种信号，对四种不同控制策略控制的整车模型进行仿真，分析不同控制策略下的汽车ESC控制效果。 仿真结果表明，汽车在低附着系数路面高速转弯或者紧急避障时，PID控制器、模糊控制器、参数自整定模糊PI控制器以及模糊滑模控制器均具有良好的控制能力，参数自整定模糊PI控制器和模糊滑模控制器控制效果更显著，其中又以模糊滑模控制最优。模糊滑模控制在阶跃工况下，横摆角速度的稳态值与理想值仅差0.005rad/s，质心侧偏角与理想值几乎重合，仅差0.003rad；正弦工况下，横摆角速度超调值与理想值仅差0.04rad/s，质心侧偏角也仅差0.008rad。因此，模糊滑模控制响应速度更快，达到稳态效果更好跟踪理想值更精确，同时能产生更大的横摆力矩，更好地控制汽车的稳定性，验证了控制模型的正确性。 |
| 作者： | 张文彩 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 张丽霞;杨朝会 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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