汽车底盘系统的分层集成控制研究

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1、汽车底盘系统的分层集成控制研究摘要汽车底盘系统包括悬架、转向、制动三个相互耦合的子系统，在汽车行驶过程中，车辆往往不能满足不同行驶工况下的性能要求，因此研究这三个子系统的集成控制成为一种必然趋势，得到了各方面的广泛关注。本文以汽车底盘为研究对象，建立了主动悬架系统(ActiveSuspensionSystem，ASS)、电动助力转向系统(ElectricPowerSteeringSystem，EPS)和防抱死制动系统(Anti．10ckBrakingSystem，ABS)的数学模型(其中主动悬架系统采用新型的磁流变减振器作为执行机构)，并在此基础上分别对主动悬架系统设计了最优预见控制器、

2、对电动助力转向系统设计了模糊PID控制器、对防抱死制动系统设计了基于车轮滑移率的逻辑门限值控制器。在Matlab／Simulink环境下的仿真实验结果表明这三个控制器都能有效地提高各自系统的性能，但是三个控制器同时工作时，由于子系统性能指标间的相互影响，却使得汽车无法满足不同工况下的性能要求。通过分析ASS、EPS、ABS性能指标之间的相互联系，提出了一种分层控制策略，在已设计的三个子系统控制器的基础上设计了一个上层集成控制器来协调三个子系统的性能指标，通过指令改变底层子控制器的控制参数和控制目标，使汽车能满足不同的行驶工况。通过在Matlab／Simulink环境下对分层集成控制系统进

3、行的仿真可知，采用这种分层集成控制策略，协调了子系统的性能指标，使汽车在各种工况下的主要性能都较好，基本满足了各种行驶工况的要求，这对后续的底盘集成控制系统的深入研究具有参考价值。关键词：主动悬架电动助力转向防抱死制动分层集成控制磁流变减振器ResearchontheLayeredIntegratedControloftheVehicle’SChassisSystemAbstractThevehicle’Schassissystemincludessuspensionsubsystem，steeringsubsystemandbrakingsubsystemwhichhavetheint

4、er-couplingactions．Whenvehicleisrunning，theinter—couplingactionsaffecttheridecomfortandbrakingperformanceofthevehicles．Inordertoimprovethevehicle’Sintegratedperformance，itisnecessarytomakeanintegratedcontroloftheabovethreesystems．Thisisacurrentandmanyresearchershaveinterestinit．Inthispaper，weesta

5、blishthedynamicmodelsofactivesuspensionsystem(theagneto-rheologicalfluiddamperisused．)，electricpowersteeringsystemandanti-lockedbrakingsystem，anddesignrespectivelyoptimalpreviewcontrollerfortheactivesuspensionsystem，fuzzyPIDcontrollerforelectricpowersteeringsystemandlogicalthresholdcontrollerbasi

6、ngontheslidingrateofthewheelfortheanti—lockedbrakingsystemaccordingtotheabovemodels．Thesimulationresultsshowthatthethreecontrollersarerealizableandeffectiveontheirownsystem，butwhenthethreecontrollersworkatthesametime，vehiclecan、tsarisfytheperformancesondifferentconditions．Alayeredintegratedcontro

7、lisdesignedbasingoncontactsofactivesuspensionsystem，electricpowersteeringsystemandanti-lockedbrakingsystem，namely,threesubsystemsarecontrolledrespectivelyandtheintegratedcontrollerisdesignedtoharmonizethreesubsystems．I