极限工况下基于AFS和ESC的汽车稳定性集成控制研究

摘要

本文以极限工况下车辆主动前轮转向系统（AFS）和电子稳定性控制系统（ESC）的稳定性集成控制为研究重点，在对AFS和ESC系统机理及控制效能的研究基础上，对AFS和ESC的稳定性集成控制动态边界、策略和稳定性控制效果进行研究，改善极限工况下行驶车辆的安全稳定性能，主要的研究工作如下： 1、建立整车底盘系统动力学模型，为整车动力学分析及仿真验证提供基础。针对AFS和ESC的系统机理和控制效能研究，基于线性二次最优控制理论和迭代学习PI死区控制理论分别对AFS和ESC进行设计，并分别对AFS和ESC的稳定性控制有效性能进行仿真验证与分析，在此基础上，基于非线性动力学理论和相平面理论，并对相平面理论稳定性进行验证分析，对AFS和ESC的稳定性集成控制动态边界进行确定。 2、针对系统间耦合干扰和极限工况下车辆的不稳定特性，对AFS和ESC的集成控制系统进行设计。考虑车速、路面附着条件、前轮转角等实时参数，结合稳定性集成控制动态边界，采用规则设定、数值拟合、函数设计的方法对上层动态协调控制器进行设计，保证由AFS和ESC组成的下层控制器控制量的稳定平和输出，实现整车系统稳定控制的目标。 3、基于Carsim&Matlab/Simulink仿真平台对AFS与ESC集成控制系统模型进行搭建，通过对不同路面附着条件下的危险工况进行联合仿真，对比AFS单独控制、ESC单独控制、AFS和ESC集成控制的稳定性控制效果。通过对仿真结果采用横向对比和纵向对比相结合的方法，更加直观的对稳定性控制效果进行解析，证明本文设计的AFS和ESC稳定性集成控制系统相较单个系统控制，可以将处于极限工况下的车辆控制在更加安全的范围内，且稳定性控制效果明显。

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