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随着对汽车安全性需求日益提高,降低交通事故引起的危害,已成为现代汽车研究中的一个重要领域。面对装备率越来越多的电子稳定程序(Electronic Stability Program,ESP)与电动助力转向系统(Electric Power Steering,EPS),两者之间的协调研究就显得尤为必要。本文针对ESP与EPS系统,从汽车底盘全局性出发,深入探讨两者之间的耦合作用以及协调控制研究。论文首先回顾ESP与EPS系统的发展,介绍两者基本结构与工作原理,总结轮胎力估计以及EPS中回正控制的国内外研究历史与现状,并以此为基础引出两者之间的协调控制研究。轮胎力估计是ESP控制系统设计中的一项重要内容。本文通过对汽车单轮模型进行分析,采用卡尔曼滤波器对汽车纵向力进行估计,并添加以侧向加速度为约束条件的等式约束实现对汽车纵向力的优化。在此基础上分析非线性汽车模型,提出了一种基于横摆力矩的侧向力估计算法,利用干扰(Disturbance)观测器计算出汽车侧向横摆力矩,再运用最小二乘法计算出前、后轮胎的侧向合力,同时引入权重系数,最终依据垂直载荷大小计算各轮胎侧向力。基于Matlab/Simulink与CarSim软件,对此轮胎侧向力估计系统进行仿真计算,并与其它轮胎模型公式进行仿真对比验证估计算法的准确性与有效性。在整车模型基础上,深入分析了 ESP在工作的同时对EPS工作模式的影响,利用非线性滑模控制器计算出整车横摆运动所需的稳定控制力参考值,通过调节分配系数对稳定控制力进行合力动态分配;以轮胎力估计为基础,考虑在低附着系数路面汽车车轮自回正力矩(以下统称回正力矩)的严重损失,从而提出基于ESP作用的主动回正补偿控制策略对EPS的工作模式进行修正,引入针对回正力矩变化率的负反馈补偿系数以有效阻止回正超调。通过Matlab/Simulink软件对控制系统进行仿真计算以验证控制策略的可行性和正确性。考虑汽车EPS与ESP系统之间耦合动力学关系,在整车七自由度模型基础上建立高阶非线性动力学模型。分别对两系统设计局部最优控制器,对EPS设计为主动回正补偿的模糊自适应PID(Proportion Integration Differentiation)控制器,同时引入回正力矩变化率的负反馈实现阻尼控制,对ESP设计为滑模控制器。为进一步提高整车全局控制性能,搭建上层协调控制器,利用博弈论针对两子系统的控制功能指标的冲突或重叠,获取最优纳什仲裁解,即控制功能指标的期望值。当子系统控制功能与期望指标产生冲突时,基于功能分配原理,采用模糊控制策略对EPS与ESP的控制目标输出权重进行动态调整,以保证两系统控制功能合理运用且保持整车性能最优化。最终利用Matlab/Simulink软件,对此控制系统进行仿真以验证控制策略的正确性和可靠性。为进一步验证本文所提控制策略的有效性和可靠性,搭建硬件在环试验平台;并通过开发自主的ESP与EPS实体控制单元,在不同工况下进行基于VBOX III的实车试验,验证系统协调控制效果。