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基于助力轉(zhuǎn)向控制的汽車響應(yīng)提升

防抱死系統(tǒng)、牽引力控制系統(tǒng)和電控動力系統(tǒng)的發(fā)展使得通過控制橫擺力矩來提升汽車穩(wěn)定性成為可能。采用以轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角為輸入的前饋控制優(yōu)化策略，改善車輛響應(yīng)的同時減小了車身側(cè)偏角，旨在提升車輛對駕駛員的輸入響應(yīng)。將控制策略在14自由度模型上進(jìn)行仿真，分析車輛響應(yīng)和操控性能。

應(yīng)用簡化的橫擺動力學(xué)模型（式1）進(jìn)行助力轉(zhuǎn)向控制算法的開發(fā)和理論分析。在該模型中，忽略車輪載荷轉(zhuǎn)移和懸架系統(tǒng)影響，采用線性輪胎模型（側(cè)向力和側(cè)偏角成正比）估算側(cè)向力。簡化模型如圖1所示。

模型數(shù)學(xué)表達(dá)式：

改善了車輛對轉(zhuǎn)向盤輸入的響應(yīng)，降低了慣性力矩的影響。提出的控制方法在變線和避免碰撞方面很有意義。汽車操控性通過測量車輛側(cè)偏角獲得。在基于橫擺力矩的控制算法中，控制力矩和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動的角速度成比例關(guān)系，可提高車輛的響應(yīng)速度。

通過仿真對控制算法進(jìn)行了驗證。為測試傳感器誤差對橫擺角速度的影響，將步長為0.1s，信號與噪聲振幅比為10的白噪聲輸入至轉(zhuǎn)向盤輸入端。仿真試驗結(jié)果表明，開發(fā)的控制系統(tǒng)在車輛線性行駛區(qū)域具有良好的控制效果，對傳感器精度的要求低于現(xiàn)有穩(wěn)定性控制系統(tǒng)對車速傳感器和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器精度的要求。

Prashanth Kr. Vaddi. SAE 2014-01-0109.

編譯：白洪濤