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基于底盤集成控制提高汽車高速轉向特性

提出了一種底盤集成控制策略，該策略通過集成電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)、4輪驅動系統(tǒng)和主動防側傾控制系統(tǒng)最大限度地提高汽車轉彎時的行駛速度，并對所提出的控制策略進行了仿真驗證。

底盤集成控制策略包含3個模塊：監(jiān)控控制器、車輛運動控制算法、協(xié)調器。其中，監(jiān)控控制器監(jiān)控汽車當前的行駛狀態(tài)并確定汽車下一步行駛所需的參數(shù)值，這些值包括縱向加速度、橫擺角速度、側傾角；汽車運動控制算法用來確定汽車下一步行駛所需的控制輸入，如橫擺力矩和側傾力矩等；協(xié)調器則基于最優(yōu)控制分配方案來確定集成系統(tǒng)中每個子系統(tǒng)的實際輸入，如前/后輪驅動轉矩、4輪制動力矩和側傾力矩等。分析了汽車和輪胎的動力特性，基于汽車平面模型和輪胎特性描述了汽車的穩(wěn)態(tài)轉向特性，指出車輛轉彎時的最大速度由輪胎的受力特點決定，前/后輪理想的側向力比例由汽車質量中心的位置確定，輪胎受力特性則基于非線性輪胎模型由汽車載荷前后分布確定。依據(jù)上述分析，給出了實現(xiàn)底盤集成控制策略3個模塊的詳細算法及結構圖。

對所提出的底盤集成控制策略進行了仿真驗證?；谏虡I(yè)化軟件Carsim以現(xiàn)代捷恩斯轎車為原型建立了試驗車模型。利用Matlab/Simulink建立了一個集成驅動模型和一個優(yōu)化高速駕駛模型，與之前建立的試驗車模型結合，組成一個駕駛員-車輛-控制器閉環(huán)仿真模型來評價所提出的集成控制策略。仿真試驗選擇瀝青路面作為模擬路面，設定該路面的摩擦附著系數(shù)為1。模擬的行駛路徑為一段5.62km的環(huán)形跑道，其包含多段半徑約為20m的彎道。試驗結果表明，采用所提出底盤集成控制策略的汽車進行轉向時，其側向力增加3.9%，縱向速度也得到相應提高，在環(huán)形跑道上行駛時間縮短了2.7%。

Hyundong Heo et al. SAE 2015-01-1568.

編譯：王祥