汽车ESP控制策略及基于ESP/ABS集成控制研究

【摘要】车辆的稳定性是影响汽车安全性能的重要因素，随着汽车底盘系统设计的逐渐完善及计算机技术的发展，针对车辆稳定性的电子控制系统成为汽车研究的热点。如何在各控制子系统同时工作的情况下尽量减小其耦合冲突，提高车辆系统性能是车辆控制发展的趋势，本文选择ABS、ESP作为车辆稳定性控制和协调控制分析的典型。电子稳定程序（ESP）不仅可以预防车辆进入不稳定工作区域，还可以在车辆已经失稳时能迅速辅助车辆回到稳定状态；防抱死制动系统（ABS）可以改进车辆在冰雪路面紧急制动等工况下稳定性，避免车辆发生侧滑甚至急转。由于两个子系统同时工作时均会对车辆稳定性产生影响，因此，对两者的协调控制是十分必要的，合理的协调控制可以同时保证车辆稳定性和防止车轮抱死。研究ESP控制策略及ESP/ABS的集成控制对于车辆主动安全性能有着重要的意义。本文首先根据汽车ESP系统液压单元实物和液压原理图，剖析了其内部结构，并基于物理建模方法利用AMEsim软件建立了其物理结构模型；根据数学建模方法，利用matlab/simulink软件建立了包括轮胎模型、车轮旋转力学模型、转向系模型、悬架模型在内的15自由度整车模型，同时建立了二自由度参考模型。通过深入分析汽车行驶稳定性理论，以横摆角速度和质心侧偏角为控制变量，以横摆角速度公差带和质心侧偏角相平面方法确定车辆状态，并选择了差动单侧制动作为制动力分配方式，采用模糊控制方法建立了二维ESP模糊控制器。通过在低附着系数路面上进行大角度转向和紧急双移线仿真实验，验证了ESP系统控制策略的有效性。本文以滑移率为控制变量，基于PID控制方法设计了ABS控制器，并在高、低附着系数和对接路面上进行了仿真实验，证明了所设计ABS系统能够有效控制车轮滑移率，防止车轮抱死。同时结合底盘集成控制方法理论，分析了ABS系统和ESP系统同时工作时对车辆稳定性的影响，在同时保证车辆行驶稳定性和制动稳定性的基础上设计了协调控制器，协调控制ABS系统和ESP系统的介入时间和控制力度，并且在高速制动转弯工况下对有协调控制器和没有协调控制器两种情况进行了仿真分析，仿真结果证明所设计的协调控制器能够在危险工况下对汽车的行驶稳定性和制动稳定性产生有效的作用。
【作者】龙少雄；
【导师】宋传学；
【作者基本信息】吉林大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】汽车电子稳定程序；集成控制；模糊控制；十五自由度整车模型；

【参考文献】
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