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车辆VSC的控制算法和硬件实现研究

朱德军  
【摘要】: 随着高速公路的不断增加,车辆的行驶速度有了显著提高,另一方面,汽车保有量的增加使得汽车的行驶密度加大,这对汽车的行驶安全性提出了越来越高的要求。车辆稳定性控制(VSC)是近年来国内汽车领域的研究热点,这种最新的车辆稳定性控制系统可以提高车辆在各种行驶工况下的操纵稳定性,改善车辆高速行驶的安全性,减少交通事故的发生。车辆电子系统的开发,涉及到机械、电子、液压技术、计算机软硬件开发,以及试验技术方面。传统的汽车电子控制系统的开发,一般靠大量道路试验来摸索控制规律,耗费大量人力、物力和财力,开发周期比较长。在汽车市场竞争激烈的情况下,传统开发手段已经不能适应汽车工业高速发展的需要。 本文提出了一种高质量、低成本、高效率的车辆稳定性控制系统开发方法,并建立了相应的开发系统平台。该平台可以在实验室条件下最大程度地模拟车辆在各种工况下的运行状态,实现对控制系统的快速开发。开发过程包括系统概念设计,系统建模,离线仿真,代码自动生成,硬件在环仿真以及实车试验。 直接横摆力矩控制(DYC)是最新底盘控制技术,是车辆稳定性控制的主要方法。直接横摆力矩控制通过对四个轮胎制动力和驱动力的独立控制,从而产生附加横摆力矩,实现在各种工况下车辆都能够按照驾驶员的驾驶意图跟踪理想控制目标。文中建立了汽车四轮转向模型,制动系统模型和制动器模型,并进行了基于H_∞控制理论四轮转向汽车的直接横摆力矩的控制系统的研究,从理论上证明了四轮转向和直接横摆力矩控制对汽车稳定性作用明显。 基于混合仿真技术,本文进行了车辆VSC快速开发系统的总体方案和功能设计,并论述了实时仿真环境的实现方法。以总体设计方案为指导,紧密联系DYC系统的设计目标,从软件、硬件和接口三个方面论述了车辆VSC快速开发系统的设计和构造。应用这一开发系统平台,详细阐述了车辆DYC系统快速开发的基本方法和过程。 由于四轮转向技术目前还没有完全成熟,而DYC系统的基于逻辑门限值控制方法是目前常用的易于产品化低成本控制方法,所以本文对自行设计的基于逻辑门限值控制的DYC系统进行了液压系统嵌入式混合仿真,结果表明无论是侧偏角还是横摆率与理想值之间的偏差度有大幅度减小,说明自行设计的DYC控制逻辑算法具有一定的精度和实用性,为下一步进行实车试验奠定了坚实的基础。


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