详情

原文传递汽车稳定性控制系统仿真研究

论文题名：	汽车稳定性控制系统仿真研究
关键词：	汽车稳定性控制系统;侧向稳定性;液压系统;PID技术;载荷转移
摘要：	车辆的操纵稳定性是汽车行驶安全性能的重要指标,它主要指汽车在行驶过程中能否按照驾驶的意图行驶,并且能抵抗外界干扰保持稳定行驶的能力。随着我国经济的发展,汽车的保有量逐年增加。另外,高速公路的延伸也使得汽车运行速度大幅提高,加之驾驶员驾驶技术的不一致性,导致交通事故频繁发生。提高汽车的操纵稳定性无疑可以大大降低交通事故的发生率。因此,汽车行驶的安全性越来越受到人们的高度重视。汽车稳定性控制系统(ESP)作为汽车最重要的电子装置之一,能有效的控制车辆行驶时的侧向稳定性,最大限度的减小交通事故的发生。　　汽车稳定性控制系统的控制策略分为上层控制和下层控制。上层一般基于直接横摆力矩控制(DYC)而输出控制力矩,下层控制一般采用低频脉宽调制(LPWM)的方式并结合轮胎模型产生轮胎纵向力。由于 LPWM的输出频率小于开关阀的响应频率,故存在一些不足之处:在高速开关阀工作工程中,阀芯与阀座之间不断产生金属噪声;轮缸压力波动较大,输出压力控制不准确;制动踏板产生抖动等。另外,在大量的研究中很多时候由于液压系统建模的困难性,在进行控制系统的设计中忽略了液压系统特性对控制性能的影响。　　本文在此基础上提出了两种不同的控制策略:一是基于模糊方法的滑移率控制策略。首先在上层控制中利用模糊控制器输出目标滑移率;下层控制只需根据目标滑移率的调节而实现对相应车轮制动力的控制,即省去了利用轮胎模型进行制动力与滑移率的复杂转化过程,提高计算效率。而滑移率的调节能力是汽车制动系统的基本功能。二是基于高频脉宽调制控制(HPWM)的轮缸压力控制策略。研究发现利用HPWM可以连续控制高速开关电磁阀输出压力,使其具有伺服阀、比例阀的功能。上层控制采用模糊控制输出附加横摆力矩,下层利用PID技术调节HPWM输出波形的占空比,控制液压单元输出的轮缸压力满足上层控制的需求压力,实现制动力的准确控制。　　为验证上述两种控制算法的有效性,首先建立了完整的液压控制单元(HCU)模型,主要包括:制动主缸、制动轮缸、高速开关电磁阀、柱塞泵、节流阀、蓄能器等。同时还建立了14自由度整车模型,包括:车身的纵向、横向和垂向三个平移运动以及俯仰、侧倾和横摆三个转动所组成的6个自由度。另外8个自由度为四个车轮的旋转和垂向跳动自由度。其次,将HCU、整车模型与控制策略相结合,分别研究了汽车在转向盘角阶跃、Fishhook和急促双移线三种典型工况下这两种控制策略对汽车侧向稳定性的控制效果。另外,在研究过程中汽车电子稳定性控制程序采用了实际汽车电子装置的数据更新频率。考虑了汽车行驶状态的检测频率25Hz以及液压系统的动态响应频率(一般不超过10Hz)等对控制策略的影响。　　研究结果表明:文本提出的两种控制策略均能较好的控制汽车的侧向稳定性,提高车辆在极限工况下行驶的安全性。但面对内后轮附着力因载荷转移而减小的状况时,汽车稳定控制系统控制效果需要进一步的依靠汽车底盘集成控制系统来提升。
作者：	张安静
专业：	车辆工程
导师：	徐延海
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西华大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文