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车辆稳定性控制系统的研究与实现

李继来  
【摘要】: 汽车的操纵稳定性是指汽车能够按照驾驶员的操作意图行驶,并且在当遭遇外界干扰时,汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。汽车稳定性控制系统在转向过程中,根据驾驶员的操作判断驾驶员的转向意图,并且结合当前汽车行驶的状态判断车辆是否已经出现失稳的状态或者可能会出现失稳的状态。如果失稳或者可能出现失稳的情况则通过调整车轮上的制动力或驱动力分配,从而调节汽车的横摆运动,提高汽车的操纵稳定性。 80年代中叶以来,随着支持控制系统的计算机与传感器、执行机构的迅速发展,各汽车公司陆续开发、生产了多种显著改善操纵稳定性的电子控制系统。最初的汽车稳定性控制的概念是在ABS和ASR的基础上加以算法上的改进,使之能部分解决汽车的稳定性问题,是在ABS和ASR基础上的改进。在上世纪90年代初,通过对车辆稳定性的理论分析,提出了直接对汽车横摆运动进行控制的概念(如DYC: Direct Yaw Moment Control)。 目前车辆稳定性控制系统的关键技术仅掌握在国外少数几家公司手中。在我国加入WTO之际国内对汽车关键技术的掌握严重滞后,汽车产业面临严峻考验,我们有必要对一些新的技术进行进深一步的研究,本文在大量调研的基础上,开展以下几个方面的研究工作: 首先从车辆稳定控制系统的定义入手,结合当前的国内外研究现状,介绍开展此项研究工作的必要性。 在目前已有的车辆模型的基础上,采用汽车二自由度双轨模型作为汽车动力学行为仿真模型,汽车二自由度单轨模型作为汽车稳定性参考模型,在现代控制理论的范围内研究车辆稳定性控制算法、控制策略。 在理论研究的基础上,针对基于Kalman滤波器状态估计的车辆稳定性控制方法的研究结果,设计车辆稳定性控制系统的控制器软、硬件系统。在嵌入式系统平台上实现车辆稳定性控制器。 车辆稳定性控制系统在实验的过程中具有一定的危险性,直接进行实车实验可能会造成人员伤亡以及财产损失。因此,在实车实验之前,针对车辆稳定性控制系统的特点,搭建基于scilab/scicos环境的车辆稳定性控制系统的硬件在环测试环境,从而验证控制系统的安全性与可靠性。


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