基于悬架和线控制动联合控制的制动平顺性研究

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1、基于悬架和线控制动联合控制的制动平顺性研究(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位汽车工程系学科机械工程研究生霍舒豪指导教师于良耀副研究员二○一五年十二月ResearchonBrakingRideComfortBasedonIntegratedControlofSuspensionandBrake-By-WireSystemThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinMechanicalEnginee

2、ringbyHuoShuhaoThesisSupervisor:AssociateProfessorYuLiangyaoDecember,2015摘要摘要复杂的驾驶工况使得人们越来越重视汽车的平顺性。通常来说，汽车的平顺性问题是通过悬架系统的调校来解决，而主动悬架系统的引入则是给汽车平顺性的改善带来了更大的空间。然而，在一些特殊的行驶工况中，譬如制动工况，车辆平顺性的不仅仅涉及到车辆的垂向运动，还涉及到纵向运动。由于悬架系统主要影响车辆的俯仰、侧倾和垂向运动，对于车辆的纵向振动，一个合理的解决方案是引入制动系统的控制。因此，联合主动悬架系统和线控制动系统来解

3、决车辆制动平顺性的问题是一个比较有效的思路，并逐渐成为研究的热点。首先，本论文针对非紧急制动过程中的车身俯仰运动，提出一种基于Skyhook控制原理的PID控制算法，来控制制动过程中的俯仰角变化。该PID控制器是通过控制俯仰运动的三个维度来实现控制的。而仿真结果表明所提出的基于Skyhook俯仰振动PID控制算法能有效减小俯仰角的振动，保持车辆在制动过程中的车身姿态。另外，为了方便主动悬架的控制算法开发，本论文还研制了主动悬架控制算法验证平台。该算法验证平台基于单轮模型搭建，利用音圈电机作为主动力作动器，能够在算法开发阶段进行快速验证和迭代，提高开发效率。其

4、次，本论文重新解构制动过程，并指出在制动过程中制动后期的车辆平顺性的重要性。通过对制动后期制动临界状态的分析发现，轮胎的低频态转换现象是车辆制动后期纵向振动的主要原因。针对该现象，本论文提出了基于模型预测控制的制动临界状态纵向振动控制，以纵向加速度为优化目标，利用所建立的预测模型进行最优求解，得出前后车轮的制动器制动压力控制规律。本论文还针对控制触发条件、制动压力恢复条件以及减压限值分别提出了算法设计，使控制算法得到进一步完善。利用所提出的模型预测控制算法在MATLAB/Simulink中进行仿真以及进行实车实验，结果表明制动后期的平顺性得到显著提高。最后，

5、针对安全性要求相对高的紧急制动工况，在传统的ABS控制中引入了主动悬架的控制，设计了上层控制器来协调两个子系统之间的联合控制。利用车辆状态变量对制动工况进行判断，调节车辆安全性和平顺性控制的优先级。同时，为了配合线控制动系统的ABS控制，主动悬架的输出力会相应变化。仿真结果表明，基于联合控制算法ABS过程的制动性能和平顺性都有不同程度的提高。关键词：主动悬架；线控制动；联合控制；制动平顺性IAbstractAbstractComplicateddrivingconditionsarousetheemphasisofvehicleridecomfort.Gen

6、erallyspeaking,vehicleridecomfortcanbeimprovedbytheadjustmentofsuspensionsystem.Moreover,theintroductionofactivesuspensionsystemevenenhancestheimprovementpotentialofridecomfort.Nevertheless,insomespecifieddrivingconditions,e.g.brakingscenario,ridecomfortinvolvesnotonlyverticalmotio

7、nbutalsolongitudinalmotion.Sincesuspensionsystemmainlyexertsinfluenceonpitch,rollandverticalmotion,itisreasonabletousebrakingsystemtocontrolthelongitudinalvibration.Thus,itisarelativelyeffectivemethodthatusingintegratedcontrolofactivesuspensionandBrake-By-Wiresystemsolvesthebraking

8、ridecomfortproblem,whichis