車輛主動安全性的底盤子系統(tǒng)集成控制研究
摘要:為簡化車輛控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及提高車輛行駛的主動安全性,采用底盤子系統(tǒng)分層協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)對車輛縱向、側(cè)向及垂向運動進行了集成控制。該集成控制采用主環(huán)路-伺服環(huán)路-子系統(tǒng)執(zhí)行層的控制結(jié)構(gòu),在主環(huán)路上,考慮建模不確定性、擾動以及運動狀態(tài)參數(shù)耦合,通過滑?刂聘欆囕v參考模型,獲得車輛穩(wěn)定行駛所需的期望廣義力;在伺服環(huán)路上,考慮
輪胎力非線性及其耦合關(guān)系,利用二次規(guī)劃算法將廣義力優(yōu)化分配到子系統(tǒng)。特別是在集成控制中加入側(cè)傾力矩分布控制,有效調(diào)控垂向載荷的內(nèi)外側(cè)轉(zhuǎn)移,抑制車身的側(cè)傾,對車輛主動安全性的改善起到一定的作用。仿真結(jié)果表明,底盤混合式分層協(xié)調(diào)控制提升了子系統(tǒng)工作潛力,可以有效跟蹤期望運動軌跡,抑制了側(cè)滑,提高了車輛的主動安全性。
關(guān)鍵詞:主動安全;混合分層協(xié)調(diào)控制;滑模變結(jié)構(gòu)控制
中圖分類號:TP3919 文獻標志碼:A
1 引 言
旨在提高車輛主動安全性的控制系統(tǒng)在實際中得到了廣泛的應用,如ABS,AFS,ESP等。這些系統(tǒng)多采用單獨開發(fā)設(shè)計,并未考慮車輛縱向、側(cè)向和垂向運動狀態(tài)之間的非線性耦合關(guān)系,這使車輛的綜合性能受到了很大的影響。因此,如何設(shè)計底盤集成控制系統(tǒng)以協(xié)調(diào)子系統(tǒng)間的性能,同時挖掘子系統(tǒng)的工作潛能,一直是近幾年車輛動力學研究的熱點問題。Gordon[1]等人在前期車輛集成控制研究的基礎(chǔ)上,對集成控制的構(gòu)架進行了歸納和定義;Nagai[2-3]等人設(shè)計了基于駕駛員意圖識別的DYC控制系統(tǒng),并分別通過與車道保持控制和轉(zhuǎn)向控制的集成來提高主動安全性;文獻[4-6] 對底盤集成控制做了一定的研究,為今后集成控制設(shè)計中各子系統(tǒng)傳感器信息共享及控制系統(tǒng)實現(xiàn)提供了方法上的借鑒。
本文針對車輛行駛在危險工況(側(cè)向加速度大于0.4g),采用主環(huán)路-伺服環(huán)路-子系統(tǒng)執(zhí)行層控制結(jié)構(gòu),設(shè)計了集成車輛縱向、側(cè)向及垂向運動的分層協(xié)調(diào)的控制算法。通過仿真試驗加以驗證,實現(xiàn)了在約束條件下的理想力跟蹤與優(yōu)化分配,改善了車輛在極限工況下行駛的穩(wěn)定性。
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