基于路面附着系数估计的afs控制策略研究

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1、基于路面附着系数估计的AFS控制策略研宄摘要：考虑路面附着条件对车辆横摆响应的影响，设计了路面附着系数修正的主动转向控制策略.为了迅速准确地获取当前路面附着信息，采用了无迹卡尔曼滤波观测器观测路面附着系数，并用Carsim-Simulink联合仿真验证了此方法的有效性.在传统主动转向控制的基础上将路面附着系数作为输入，设计了滑模控制器.通过Simulink仿真，验证了所设计的滑模控制器在低附着路面、对接路面均能提高车辆的操纵稳定性和理想轨迹跟踪能力.关键词：主动前轮转向；无迹卡尔曼滤波；路面附着系数；状态观测中图分类号：U463.

2、4文献标志码：AControlStrategyofAFSBasedonEstimationofTire-roadFrictionCoefficientZHOUBingl,2,TIANChen2,SONGYitong2,WUXiaojian2Abstract：Consideringtheimpactoftire-roadfrictioncoefficientontheyawmotionofvehicles，anactivesteeringcontrolstrategybasedontheestimationoftire-roadfr

3、ictioncoefficientwasdesigned.Inordertoobtainthereal-timetire-roadfrictioncoefficient，observerwasestablishedbasedontheUnscentedKalmanFiltertheory，andtheco-simulationmethodwithCarsimandSimulinkshowsthattheUnscentedKalmanFilterobserveriseffective.Basedonthecontrolofconve

4、ntionalactivefrontsteering,aslidingmodecontrollerwasdesignedaddressingthetire-roadfrictioncoefficientastheinput.ThesimulationanalysisbySimulinkshowsthattheslidingmodecontrollercanimprovethestabilityofthevehiclehandlingandtheidealtrajectorytrackingabilityonslipperyando

5、ppositeroads.Keywords:activefrontsteering；unscentedKalmanfilter;frictioncoefficient；stateobservation命辆的横向稳定性是影响车辆高速安全行驶的一项重要性能，前轮转角、路面附着条件等是影响横向动力学稳定性的重要因素；主动前轮转向系统能够实现独立于驾驶员的转向干预，达到主动改变前轮转角的目的，使车辆响应尽可能与理想的车辆响应特性一致，从而提高车辆的操纵稳定性.此外，与ESP等现有车辆稳定性控制系统相比，AFS对纵向车速影响较小，能提高车辆

6、的通过速度［1］.学者们对主动转向开展了广泛的研宄工作，文献［2］建立了3自由度非线性整车模型，运用（I方法设计主动转向控制器，将建模误差、传感器量测噪声以及路面附着条件的变化作为干扰输入到控制器中，但仅将路面附着变化作为干扰不足以说明路面附着条件变化对车辆横摆运动响应的显著影响.文献［3］建立了8自由度的非线性整车模型，采用滑模控制理论对AFS进行控制，但理想横摆角速度并未考虑路面附着系数的影响，且只验证了高附着路面下的控制效果.车辆在湿滑路面行驶时，轮胎线性区域小，侧向力易发生饱和，若主动转向的控制策略仍和高附着路面相同，则会

7、导致前轮叠加转角过大，轮胎进入非线性区，轮胎侧向力增长小，甚至当超过峰值后会下降，当低于施加控制之前的侧向力值时，不但不能解决不足转向反而会加剧不足转向，给行车安全造成危险.文献［4］考虑了路面附着系数对稳定性因数K的影响从而建立了期望横摆角速度和路面附着系数的关系，但是，在仿真验证中将路面附着系数作为己知量并不符合实际情况.车辆稳定性控制系统依赖准确实时的车辆状态信号，如横摆角速度、质心侧偏角、路面附着条件等，这对车辆状态信息的获取提出了更高的要求，然而，车辆的某些状态很难直接测量或者测量成本较高，于是本文提出了基于状态估计的软

8、测量.文献［5］利用无迹卡尔曼滤波算法对轮胎纵向力和滑移率进行估计，得到不同路面附着系数下的Slip-slop,建立了几种典型路面附着系数与Slip-slop之间的映射关系.相比基本卡尔曼滤波算法和扩展卡尔曼滤波算法，UKF具有显著优势，可以保证高