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汽车ESP控制系统建模及仿真研究

邱磊  
【摘要】:汽车在低附着系数路面高速转向行驶或受到侧向干扰时,轮胎与地面的侧向力容易达到附着极限而发生侧滑、甩尾等失稳现象,进而引发交通事故。汽车电子稳定性控制系统(ESP)作为一种新型主动安全性控制系统,能够实时的监控汽车运行状态,使车辆按照驾驶员的意图行驶,有效的提高汽车操纵稳定性。因此,随着人们对汽车安全性认识的提高,对汽车ESP控制系统的研究具有重要意义。 本文针对汽车ESP控制系统的研究,在魔术公式轮胎模型基础上,建立了七自由度整车模型及线性二自由度参考模型,并对模型进行了仿真验证。通过对汽车ESP控制系统的理论分析,确定了控制系统的状态变量及制动力矩分配方法,建立了汽车ESP控制系统结构图。基于PID及模糊控制的思想,设计了以横摆角速度和质心侧偏角的误差及其变化率为输入变量,附加横摆力矩为输出变量的PID控制器、模糊控制器及参数自整定模糊—PI控制器。在整车模型、参考模型、制动力矩分配模型及控制器的基础上建立汽车ESP稳定性控制系统仿真模型,仿真分析了在不同行驶工况下,汽车ESP控制系统的响应特性。基于ADAMS动力学分析软件,结合汽车ESP控制系统的参数自整定模糊—PI控制策略,对汽车ESP控制系统进行了联合仿真。搭建了dSPACE硬件在环仿真实验平台,仿真验证了汽车ESP控制策略的有效性。


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