汽车电子稳定系统控制方法的研究和仿真

论文摘要

汽车电子稳定系统是目前车辆主动安全领域研究的热点,它是继汽车防抱死制动系统(ABS)和驱动防滑系统(ASR)发展起来的。不仅整合了ABS和ASR的所有功能,而且还能在更加复杂的工况下提高车辆的稳定性。随着技术的进步和成本的降低,汽车电子稳定系统将成为现代轿车的标准配备。在我国,对汽车稳定性控制系统的研究工作处于起步阶段,开展汽车电子稳定系统的研究对于掌握自主知识产权、打破国外技术垄断具有重要的意义。首先,本文考虑了轮胎的非线性特性对汽车的转向特性与行驶稳定性的重要影响,采用非线性轮胎模型(魔术公式),计算侧向力,在此基础上建立了二自由度四轮汽车模型及汽车参考模型。其次,本文通过对车辆失稳原因进行研究,得到了质心侧偏角和横摆角速度这两个影响车辆稳定性的主要参数,并选择这两个参数作为稳定性控制的主要控制变量,深入分析了两种控制变量与车辆稳定性的关系。再次,研究汽车稳定性的控制算法,采用一种基于横摆力矩直接控制的汽车稳定性控制算法,并根据汽车的横摆角速度和汽车的质心侧偏角这两个描述汽车运动状态的重要参数,得出三种具有针对性的控制策略。最后,通过以上模型的建立,汽车失稳原因的研究,控制变量的选择和控制算法的研究,建立MATLAB/SIMULINK仿真模块,通过前轮阶跃输入,单周期正弦输入和多周期正弦输入,对质心侧偏角PID控制,横摆角速度PID控制和模糊PID控制方法进行仿真研究,研究表明这三种控制方法可以很好的控制汽车的质心侧偏角和横摆角速度,提高汽车的稳定性。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究汽车电子稳定系统的意义
• 1.2 ESP的国内外发展情况
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 电子稳定系统介绍
• 1.3.1 汽车电子稳定系统的结构
• 1.3.2 汽车电子稳定系统的关键技术
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 车辆动力学模型的建立
• 2.1 车辆动力学建模方法介绍
• 2.2 轮胎模型
• 2.2.1 轮胎坐标系
• 2.2.2 H.B.Pacejke轮胎模型（魔术公式）
• 2.3 整车动力学模型的建立
• 2.4 理想线性二自由度车辆模型
• 2.5 本章小节
• 第3章 稳定性控制变量的选择
• 3.1 汽车失稳原因的初步探讨
• 3.2 控制参数的选择
• 3.3 汽车横摆角速度对汽车稳定性的表征
• 3.4 汽车质心侧偏角对汽车稳定性的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 稳定性控制算法的研究
• 4.1 汽车电子稳定控制系统分析
• 4.2 横摆角速度PID控制
• 4.2.1 PID控制的基本原理
• 4.2.2 横摆角速度PID控制
• 4.3 质心侧偏角PID控制
• 4.4 联合模糊PID控制
• 4.4.1 模糊控制的基本原理
• 4.4.2 联合模糊PID控制基本原理
• 4.5 在MATLAB/SIMULINK中建立仿真模型
• 4.5.1 横摆角速度PID控制
• 4.5.2 质心侧偏角PID控制
• 4.5.3 联合模糊PID控制
• 4.6 本章小节
• 第5章 汽车电子稳定控制系统的仿真
• 5.1 横摆角速度PID控制系统仿真分析
• 5.1.1 转向轮阶跃输入
• 5.1.2 单周期正弦输入
• 5.1.3 正弦输入
• 5.2 质心侧偏角PID控制系统仿真分析
• 5.2.1 转向轮阶跃输入
• 5.2.2 单周期正弦输入
• 5.2.3 正弦输入
• 5.3 联合模糊PID控制系统仿真分析
• 5.3.1 转向轮阶跃输入
• 5.3.2 单周期正弦输入
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢