车辆电子稳定性控制系统质心侧偏角非线性状态估计的研究

论文摘要

车辆电子稳定性控制系统能够显著提高汽车主动安全性。在车辆电子稳定性控制程序中,质心侧偏角是衡量车辆稳定性的重要指标,通过对质心侧偏角的控制实现对车辆稳定性的控制。目前质心侧偏角的测量只能通过非接触光学传感器测量,考虑到安装和价格的因素,不能够在实车中应用,因此需要根据车载传感器信号对质心侧偏角进行估计。本文结合国家863计划项目“X121轿车集成开发先进技术”子课题“电子稳定系统(ESP)集成开发及电动转向系统(EPS)一体化控制技术”,通过对国内外质心侧偏角估计现状的研究,采用状态观测器的方法建立了质心侧偏角非线性状态估计模型。观测器的输入采用车辆电子稳定性控制系统中标配的传感器信号,包括车轮轮速、横摆角速度、纵/侧向加速度和方向盘转角。基于“X121轿车ESP试验评价方法与目标设定”和电子稳定性控制系统标准试验的要求,对观测器进行了仿真和实车试验。通过对试验结果的分析,本文建立的质心侧偏角非线性状态观测器在标准试验工况下能够对实际测量的质心侧偏角进行很好的跟随,并且具备较高的精度。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.1.1 车辆操纵稳定性研究的意义
• 1.1.2 车辆操纵稳定性研究中质心侧偏角估计的意义
• 1.2 车辆电子稳定性控制的研究
• 1.2.1 车辆电子稳定性控制系统的发展
• 1.2.2 车辆电子稳定性控制系统的研究现状
• 1.3 车辆状态参数的估计方法及国内外研究现状
• 1.3.1 直接积分方法
• 1.3.2 基于Kalman 滤波的估计方法
• 1.3.3 基于神经网络的估计方法
• 1.3.4 基于模糊逻辑的估计方法
• 1.3.5 基于状态观测器的估计方法
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 车辆动力学建模
• 2.1 车辆系统动力学建模
• 2.2 车辆动力学模型
• 2.2.1 车辆动力学模型坐标和基本概念
• 2.2.2 车辆动力学模型的推导
• 2.3 全工况统一轮胎模型
• 2.3.1 轮胎模型概述
• 2.3.2 轮胎模型ISO坐标系
• 2.3.3 统一轮胎模型的基本参数
• 2.3.4 稳态纵滑-侧偏联合工况模型
• 2.4 本章小结
• 第3章 质心侧偏角非线性状态观测器的设计与实现
• 3.1 非线性状态观测器内部车辆动力学模型
• 3.2 非线性状态观测器内部轮胎模型
• 3.2.1 纵滑-侧偏工况统一轮胎模型的输入和参数
• 3.2.2 轮胎模型的建模
• 3.3 非线性状态观测器模型
• 3.3.1 非线性状态观测器模型的输入
• 3.3.2 纵向车速观测器
• 3.3.3 侧向车速观测器
• 3.3.4 横摆角速度观测器
• 3.4 质心侧偏角非线性状态观测器系统
• 3.4.1 质心侧偏角非线性状态观测器系统数学模型
• 3.4.2 非线性状态观测器模块的建模
• 3.4.3 质心侧偏角非线性状态观测器系统的实现
• 3.5 本章小结
• 第4章 仿真和试验结果
• 4.1 开环试验工况
• 4.2 使用八自由度车辆动力学模型开环工况仿真
• 4.2.1 冰面单移线
• 4.2.2 雪地单移线
• 4.2.3 冰面双移线
• 4.2.4 雪地双移线
• 4.2.5 方向盘转角正弦延迟输入
• 4.3 使用veDYNA车辆模型进行闭环工况仿真
• 4.3.1 仿真环境的设置
• 4.3.2 方向盘转角频率响应试验
• 4.3.3 标准双移线试验
• 4.4 实车双移线试验
• 4.4.1 车载试验平台
• 4.4.2 双移线试验参数
• 4.4.3 实车信号的质心侧偏角估计
• 4.5 本章小结
• 第5章 全文总结和研究展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT