电子技术的发展,使得电控系统在汽车的上的应用越来越多,尤其是动力学控制系统。ESC作为典型的动力学控制系统,不仅在主动安全领域发挥着关键作用,还是智能驾驶系统的关键执行层。汽车的状态参数是ESC控制的基础,对ESC的相关功能介入效果有着直接的影响。从工程应用的成本出发,相当一部分的状态参数是无法通过传感器直接测量得到。因此,状态参数的实时准确估算成为了限制ESC产业化应用的关键。目前国内无论在ESC控制研究还是产业化应用领域均未掌握这一关键技术,导致所开发的ESC产品难以满足产业化需求。本文针对上述问题,依托课题组与浙江亚太机电股份有限公司合作项目,以开发完整的ESC的产品最终目标,对关键的状态参数估计方法开展了研究。将所提出的估计算法应用于所开发的ESC系统进行了工程实施和验证,经各种工况下的实车试验测试表明所提出的状态估计算法可保证ESC系统在各种工况下的安全、准确和实时的控制车辆稳定性,并且通过欧盟ECE R13H法规的第三方认证。论文主要研究成果如下:第一,提出了多参数修正的制动工况纵向力补偿算法。本文将状态参数估计时需要的输入信号,分为直接传感器测量和间接计算两种,并针对不同信号对其处理方法进行了分类处理。对于最为基础的轮胎受力,进行简化计算,并将轮胎的纵向刚度、滑移率和利用附着系数考虑在内,提出制动工况下的纵向力的补偿算法。第二,考虑道路阻力和坡度提出了基于工况适合度的车辆质量和质心位置递推估计方法。对进行整车质量和质心位置估算的工况条件进行分析归类,利用TSK模糊模型对当前工况的质量估算适合程度进行判断,并将得到的隶属度作为计算结果的可信度。考虑道路坡度和滚动阻力,提出当前车辆有效纵向加速度算法,从而根据纵向动力学方程对质量进行计算。在道路阻力和坡度一定的状态下,将质量看成是纵向力和纵向加速度线性关系曲线的斜率。选取合适的样本,结合统计学中协方差和方差的关系,对质量进行计算。利用特定工况下,滑移率、纵向力和垂向力的线性关系,使用滑移率和纵向力来计算垂向力的比值,通过受力平衡来对汽车的质心位置进行计算。根据计算结果的可信度,给出下一控制周期递推系数,对质量的估计值进行递推估计与修正。第三,提出了基于车轮动力学稳定程度的模糊识别方法,并根据此方法进一步提出基于轮速可信度的参考车速模糊算法。将汽车行驶分为加速、减速和匀速三个工况,根据每种工况的特性,使用TSK模糊模型来描述输入轮速的动力学特征。通过轮速变化、加速度变化和受力大小等参数,计算当前输入轮速的可信度,通过解模糊得到当前的参考车速。考虑到ABS介入时轮速的变化最为复杂,估计难度最大,因此在分析所有轮速变化规律的基础上,以优先级的方式表征车轮的相对稳定。并将筛选得到的“优选”车轮,用于模糊规则中,作为轮速可信的判断条件之一。结合输入轮速可信度和轮速的变化,提出了参考车速和加速度的修正补偿算法,进一步对结果进行优化。第四,面向工程应用,提出了考虑多关联参数的车辆稳定状态表征方法。对汽车稳定性状态的表征参数进行了分析,并基于各个参数的变化规律,提出了各自的稳定性状态表征计算公式。综合稳定性状态表征数值,得到汽车失稳的判断门限值。将失稳分为了不足转向、过度转向、反向转向和激转四种,以横摆角速度的目标值和实际值的差值作为判断条件,结合前面的判断门限值,针对各失稳工况特点,对汽车是否失稳做出判断。第五,基于自主设计的ESC硬件总成,对所提出的状态参数估计算法进行实车试验,通过各种工况测试对算法的准确性、实时性和鲁棒性进行验证。并与所开发ESC的控制软件进行集成,完成了ESC产品的冬季和夏季匹配试验,结果表明所提出的状态估计算法可保证ESC系统在各种工况下的安全、准确和实时的控制车辆稳定性,并通过欧盟ECE R13H法规的第三方认证,实现了算法的理论开发与产业化工程应用。