esp——汽车电子稳定系统仿真研究

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1、摘要汽车在高速或低附着系数路面上转向行驶或受到侧向干扰时，轮胎与地面的侧向附着系数很容易达到附着极限而发生侧滑，而使丧失操纵稳定性，进一步引发交通事故。ES卜汽车电子稳定系统正是工作于此种工况，通过对车轮主动实施制动，来改善汽车的操纵稳定性，使驾驶员能够对车辆进行正常操纵，保证汽车行驶的稳定性。本文基于Paceika的“魔术公式”轮胎模型，建立了包括汽车纵向、横向、横摆方向和四个车轮转动方向的七自由度的整车模型，以该车辆模型为基础来对ESP的最优控制算法进行验证并探讨ESP在改善汽车操纵稳定性方面的

2、作用。本文以车辆质心的侧偏角和车辆的横摆角速度为控制变量，采用线性二次最优控制，使车辆实际的侧偏角和横摆角速度与汽车名义侧偏角和名义横摆角速度保持在稳定的范围内，以确保汽车的操纵稳定性；若超出稳定性范围便对汽车实施稳定性控制，以使汽车具有良好的可操纵行，便于驾驶员驾驶。本文使用图形建模的方式，在MATLABSIMUUNC环境下对系统进行仿真以对ESP系统进行研究。通过建模仿真研究发现，使用最优控制设计的ESP控制系统确实能有效地改善汽车的操纵稳定性；使汽车能够安全的行驶在高速或低附着系数的路面上，并

3、使驾驶员能够对汽车进行正常地操纵。关键词：ESP；魔术公式；侧偏角；横摆角速度；线性二次最优控制ABSTRACTWhenthecarsteersonthehighcoef矗cientofftictionOftheroadathjghspeedoronlhelowcOefficientofftictionOfroadsurface，itiseasytOreachthephysicallimitofadhesiOnbetweenthetiresandtheroad，andleadstoaccidents

4、．ESP——theVehicleelectronicstabilityprogramisworkingonthesituation．Itregulatestheenginetorqueandthewheelbrakepressuresusingtractioncontrolcomponentstominimizethedi妇krencebetweentheactualandthedesiredmotion．SothecarcanbecontrolledbythedriVerattheemergenc

5、ysituafiOntokeepthecarrunningonsafety．ThepaperbuildsaseVen-degree—of—freedomyawplanevehiclemodelbased0nthePacejka’s“magicf0姗ula”tiremodel．Thevehiclemodelconsidersthelon百tudinal、lateral、yaworientationandfourwheelswhirl，ignorjngtheothers．WeVerifjedtheOpt

6、imizationtheorycanbeusedinESPtoimproVethestabilityOfthecarbytheVehiclemodelI．TheVehiclesideslipangleandtheyawratearethecontrolVariablestobeconsideredinthepaper．TheESPminimizesthedif!l’erencebetweentheactualsidesljpangle、yawrateandthenomaIsideslipangel、

7、nO衄alyawfatetomakesurethegoodmanoeuVrability．WesimulatedthesystematMArLABSIMULINCenvironment．Fromthesimulation，wefbundtheESPsystemdesi{弘edwithoptimizationtheorycanguaranteethemanoeuVrability．Itcanmakethecarrunningsafelyonhi曲speedorlowfnctionandmakethed

8、riverdrivethecarnonnallV．KeyWbrds：ESP：magjcfonnula；sjdesljpangle；yawrafe；ljnearquadrafjcopfjmalcontrOlII符譬意义置——轮骆掰受法鑫载饕E——轮胎所受纵向力或——轮胎所受横向力肘，’——作用予轮胎的回磁力矩t(舢，——汽率前部左侧车轮所受纵向力鬈(，皿，——汽窜藩螽右铡举轮瘊受缀匈力C《Ⅲ——汽率后部左侧革轮所受纵向力式《，圆——汽警詹部右裂零轮艨受级匈力‘(，正)—