基于转矩的车辆质心侧偏角观测方法研究

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1、分类号密级t硕国质学大位学(论匕京文)/1X基于转矩的车辆质心侧偏角观测方法研究号:2102120009研究生：高业峰专业：机械工程研究方向：机电一体化指导教师：杨义勇教授二零一五年五月木人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国地质大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名:爲奴年日期：x�4外关于论文使用授权的说明本人完全了解

2、中国地质人学布关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被査阅和借阅;学校可以公布论文的伞部或部分内容，可以釆ffl影印、缩印或•他复制手段保存论文。•公幵•保密（—年）《保密的论文在解密后应遵守此规定)ADissertationSubmittedtoChinaUniversityofGeosciencesforMasterDegreeResearchofVehicleSideslipAngleObservationMethodOnTheBasisofSteeringTorqueMasterCandidate:GaoYefen

3、gMajor:MechanicalEngineeringStudyOrientation:ElectromechanicalIntegrationDissertationSupervisor:Prof.YangYiyongChinaUniversityofGeosciences(Beijing)May2015摘要质心侧偏角的准确估计和测量对于汽车动力学稳定性控制系统、防侧翻系统以及避障系统等汽车主动安全控制来说十分重要。在实际应用中直接测量质心侧偏角比较困难，考虑到经济性和准确性的原因，一般利用好观测的物理量来对质心侧偏角进行估计是汽车动力学状态参数估计

4、问题中的一项重要课题。因为对于状态参数进行估计一般针对在转向的过程中的车辆，对于转向系统，汽车电动助力转向系统（Electricpowersteering，简称EPS）已成为当今研究的热点。由于现在对质心侧偏角的估计方法大部分是基于转角信号的，然而转矩信号比转角信号在车辆转向的过程中响应更直接，更快速；在EPS系统中转矩信号更易获得；但在大部分情况是非线性情况下，并且车辆稳定性控制系统只有在极限工况下才会起作用。所以估计算法应用了扩展卡尔曼滤波（ExtendedKalmanFilter），EKF估计方法的精度要比基于线性模型的Kalman估计方法精度高，

5、尤其是在车辆进入非线性情况下。本文针对装备有电动助力转向系统（EPS）的车辆的质心侧偏角估计问题进行理论研究，提出了一种基于转矩信号的扩展卡尔曼滤波的估计方法，主要研究内容如下：（1）对于质心侧偏角估计算法大部分基于转角信号，介绍了基于转矩的扩展卡尔曼滤波（EKF）的质心侧偏角估计算法。（2）通过将基于转角信号和基于转矩信号两种方法系统的传递函数关系表达出来，并绘制出伯德图从而对幅相特性进行分析对比，得出基于转矩方法在方向盘转向频率在低频范围内的过程中响应更加快速，准确。（3）通过Carsim-Simulink联合仿真，分别从斜坡输入仿真，双移线工况，蛇

6、形工况对在方向盘不同转向频率下的基于转角和基于转矩方法的对比，验证基于转矩方法在非线性情况下具有更好的准确性。（4）通过实车实验数据对比验证了基于转矩方法在极限工况下比基于转角方法的有更好的准确性。关键词：质心侧偏角，扩展卡尔曼滤波，转矩信号，估计IABSTRACTVehiclesideslipangleiscriticalformanyactivesafetysystemssuchasVehicleDynamicsStabilityControlSystem(DSC),yawstabilitycontrol,rolloverpreventionandl

7、anedepartureavoidance.However,itisalmostimpossibletoobtaintheparameterdirectlywithoutapplyingcomplexandexpensivesensorsordevices.Therefore,estimationofvehiclesideslipanglebasedontheparameteronthebasisoftheeasilyobservedphysicalquantities.isanimportanttopic.Becausesteeringtorquesi

8、gnalhasmorerapidanddirectresponsecompare