基于ABS和ESP的汽车稳定性控制仿真论文

基于ABS和ESP的汽车稳定性控制仿真摘要：针对汽车行駛中出现不穗定工况，设计了基于逻辑门限值地剖的A崆制器和基于横摆角速度地剖的ESP控制器，建立MATLAB/Simulink真模型，分析渣．车在危除工况的稳定性。结果表明，所建拴制器能较好提高汽车操纵定性“美词．ABSi逻辑门限值；ESP：p用；稳定性制Vehiclestability00ntr01basedonsimulationofABSandESPAbstract:Creatmgathreshold-basedloglCcon厅01盍BS匚on厅olerandESP匚01山℃lerbasedonyawratecontl、oh-underunstableconditionsfor、cars,usmgN[ATLAB／S:mullllk甙硼modeltoanayzethe地ab山0andvehiclesmdangerousworkmgcondtiansTheresults妇owthatthecontrollercanbeb巳性e「bL]巧umprovevehclehandlmgandstablityKeywords:ABS；threshold-based№gc硼忡；ESP；PIDb山岬con0；汽车稳定性控制系统(P)是在汽车防袍制动系统s）等主动安全技术的基础上发展起来的一项新型主动安全控制系统[汽车防拖死制动系统慨引是一种主动安全装置，在汽车制动过程中自动控制和调节制动压力，消除制动过程中的侧滑跑偏、丧失转向能力等非稳定状态，使汽车获得良好的制动性能操纵性能和稳定性能2 p是m(Y)：a尹+，力小i+苤邝+00）co+0〔0尸+00〕co+一2d〔0不一00〕一0到+弓“）1利用轮胎的受力特性，改变汽车的横摆力矩， 为汽车侧向速度，式中．为汽车的纵向速度；从而实现对汽车稳定性的调整，乜斗可在汽车行驶的所有工况中起作用。尤其是在汽车发生过多转向和不是转向时，E斗更具有突出的车辆稳定性控制效果。与ESP的运用既有利于提高车辆的行驶稳定性，可以在缩短制动跏离的同时，地加了控制性能，提高车辆的行驶的方向稳定性。1整车模型10车辆动力学模型忽略空气阻力与滚动阻力，采用汽车七自山度模型来掃述车辆的动力学特性，汽车动力学方程如下式所示；F0〕毹+后+弓“（2）卩为汽车质心侧偏角；Y为汽车横摆角速度；为车轮转在；0为轮胎所受的纵向力，o号为轮胎所受的亻则向力；卺为质心到前轴距离．b为质心到后轴距离。d为汽车轴距。1．2轮胎模型本文采用的“魔术公式”轮胎模型是由荷兰D引理工丿《学pace'ka教授在1987年提出的，是一个基于试验数据的半经验轮胎模型。一Dsin{Cæetan[Bs-B月一“t。的刂}(4)式中Y为侧向力、纵向力，2x为侧偏角或纵向滑移率；B刚度因子；c为曲线形状因子；D为峰值因子；乜为曲线率因了；2斓S控制系统设计ABS的控制方法主要包括逻辑门限值控制、pD控制，滑模变结构控制，最优控制等。现在成熟的ABS产品大多采用逻辑门限控制，其原理是选择合适的门限值，建立ABS控制逻辑，进行增压、保压、减压等方式，使车轮滑移率保持在1誑一3之间从而获得较大的车轮纵向力和向力，使车辆具有较短制动距离的同时保持制动稳定性首先制定逻辑门限值控制觐则，若计算滑移率达到目标滑移率时，进入保压阶段；若计算滑移率小于目标滑移率时，进入降压阶段，若计算滑移率大于目标渭移率，进入增压阶段。本文以车轮滑移率为控制变量使制动过程中保持最佳滑移率，具体控制逻辑如表1：表1控制逻辑灵>灵0系统增压系统保乐系统减压注：计算滑移率：‰一0标滑移率。以滑移率为控制变量，采用逻辑门限值控制，建立整车削s控制系统结构框图，如图1：轮缸轮缸图1整车S控制系统结构框图3ESP控制系统设计直接控制质心侧偏角和横摆角速度这两个控制参数非常困难，但是控制与这两个参数有密切关系的横摆力矩却相对容易些。控制横摆力矩最有效也是目前广泛采用的法是通过控制车轮之间的制动力分配。3．1名义横摆角速度车辆名义横摆角速度，是在一定车速和转向角条牛下，驾驶员期望的车辆状态，其稳态状态下汽车的横摆角速度，如下式所示；式中，K二一），单位为2／汽车在低附着系数路面行驶时，一般情况<血在高附着系数路面情况>Wr,此为满足不同的路面附着条件，把其中的最小绝对值作为名义值。当实际值与名义值的差大于某一限度时，就要飾加控制故名义横摆《角速度值为；3．2PID控制器设计设计pD控制器，用来自动调节横摆角速度，控制器的参数力，，理想横摆角速度与名义横摆角速度的差作为PID控制器的输人变量，公式如下u(t)：豇切+式中梅一比例放大系数；葑一积分时间；一微分时间。在“TL“/Si皿中建立基于横摆角速度控制的ESP亻方真模型，如图厶ESP控制系统通过车轮制动分配控制逻辑，作用到车轮，实时主动调节车轮制动力，防止汽车出现失稳现象，车轮制动力分如表2，ESP整车控制系统如图2所示；表2车轮制动力分配一coo控制车轮左前轮左后轮右前轮右后轮时前时前 伤）车速与右后轮速 閤2ESP整车控制系统如 4仿真结果 （车速与右前轮速搭建系统的仿真模型，分别对s控制系统，ESP控制系统进行仿真。用上仿真初始条件为·车速65/h，对开路面。(a)车速与左前轮速）车速与右后轮速图3车速与轮速间乇02468时间间乇02468时间(d)正驻陂工况下横摆角速度（正弦工况下转向盘转角时时间(b)正弦工况下横摆角速度綹4转向盘转角与懂摆角速度5结论建立汽车7自由度动力学模型，并以汽车的轮胎滑移率`横摆角速度为控制变量，以TL/“1k为仍真平台建立s控制系统、E控