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基于直接横摆力矩控制的汽车ESP控制系统研究

唐耀朋  
【摘要】: 汽车在低附着系数路面上高速行驶时,由于汽车转向或受到外界干扰的影响,侧向附着力容易达到附着极限,使汽车丧失动力学稳定性,从而造成交通事故的发生。汽车电子稳定程序(ESP)是一种新型主动安全性控制系统,它能够根据驾驶员的意图、路面状况及汽车运动状态等控制车辆的运动,防止车辆出现危险状况,从而更有效、更显著地提高汽车的操纵稳定性和行驶安全性。 本文首先从理论上研究了汽车稳定性控制的基本原理,包括ESP系统的发展概况、结构组成以及工作过程等。深刻地揭示了汽车电子稳定程序控制系统对汽车操纵稳定性的影响。其次,考虑到轮胎的非线性特性对汽车的转向特性与行驶稳定性的重要影响,采用计算速度快、工况适应性强、精度比较高的Gim轮胎模型,并在此基础上建立了七自由度汽车模型和二自由度的汽车参考模型。然后,建立基于横摆角速度和质心侧偏角的二维模糊控制器,运用MATLAB/SIMULINK软件实现数学模型到仿真模型的转换,并在转向盘角阶跃输入和正弦输入等极限工况下对汽车的操纵稳定性进行仿真验证研究。 研究结果表明,所设计的模糊控制器符合控制要求,并且在ESP系统的控制下,汽车的质心侧偏角以及横摆角度被限定在一个比较小的范围内,汽车能够按照前轮转角轨迹行驶,从而提高汽车的操纵稳定性。


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