四轮驱动汽车牵引力控制系统控制策略

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1、2016年11月第42卷第11期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsNovember2016V01．42No．11http：／／bhxb．buaa．edu．CBjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2015．0689四轮驱动汽车牵引力控制系统控制策略姜立标1’+，丘华川I1，吴(1．华南理工大学机械与汽车工程学院，广州510640；中伟1，刘巍2，程钺12．浙江吉利汽车研究院有限公司，杭州

2、311228)摘要：针对四轮驱动汽车整车动力性和横向稳定性的问题，提出新的目标滑转率计算和修正方法的牵引力控制系统综合控制策略。首先，建立车辆系统各主要部件的数学模型；然后，针对不同工况，利用模糊PID控制技术建立以发动机节气门开度控制、轴间扭矩分配控制和驱动轮制动控制为一体的牵引力控制系统综合控制策略；在车轮目标滑转率的选取方面，提出了最优纵向滑转率查表法，并根据车速以及轮胎侧偏角的大小对目标滑转率进行实时修正；最后，在典型工况下使用MATLAB／Simulink对四轮驱动汽车牵引力控制系统进行离线仿真研究。结果表明：本文所提出

3、的牵引力控制系统控制策略能有效地抑制驱动轮的过度滑转，充分利用路面附着条件，提高汽车纵向驱动稳定性。关键词：四轮驱动汽车；牵引力控制；目标滑转率；控制策略；动力学仿真中图分类号：U461．1文献标识码：A文章编号：1001-5965(2016)11．2289-10四轮驱动汽车可以根据车辆的行驶工况及路面附着条件的不同全时将发动机的输出转矩传递至前后轴，提高汽车的纵向稳定性，有利于抵抗横向滑转⋯。由于传统汽车在不同工况下行驶时，车辆驱动力矩突然增大或路面附着系数减小时，车轮发生滑转，导致车辆纵向操纵性能及转向变差，同时降低横向稳定性

4、，影响车辆正常行驶¨o。采用全时四轮独立驱动，如何充分利用路面附着条件来保证车辆获得尽可能大的牵引力，同时保证转向平稳和侧向稳定性是控制策略"41设计的关键。文献[2]结合轴间差速器扭矩自适应原则和滑模控制理论设计了一种驱动防滑系统控制策略，但需要分模式控制。文献[6]提出基于车轮加速度和滑转率的逻辑门限值防滑控制，由于门限值参数因路面附着系数不同而有所不同，只有在工况相近时系统稳定性较好，并且门限值参数需通过反复试验获得。文献[7]采用最优扭矩分配控制策略，考虑到不同性能指标(车辆质心的力及力矩误差、执行器控制力度和轮胎使用负载

5、)之间的干扰，提出了能够在多功能方式下工作的新目标函数，为适应不同的驱动工况对各因素进行加权调整。文献[8]提出最优扭矩矢量算法，以横摆角力矩和滑转率建立了一种优化控制分配方法。文献[9]基于角加速度和滑转率设计一种模糊逻辑控制策略，为适应电机动态转矩输出，需保证车轮滑转率控制在最优范围内。文献[10]采用增量PI控制方法，提出了发动机节气门开度控制和轴间扭矩分配控制的综合控制策略，其判定标准为汽车行驶30m所需的时间，本文采用5s直线加速所能达到的纵向车速作为牵引力控制的有效性判定依据。本文建立了四轮驱动汽车的数学模型，采用GI

6、M理论轮胎模型⋯J，基于轮胎法向力和轮胎侧收稿日期：2015—10—23；录用日期：2015—12-04；网络出版时间：2015—12-0915：32网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20151209．1532．002．html基金项目：国家自然科学基金(50975091)；广东省自然科学基金(9451064101003049)$通讯作者：E-mail：jlb620620@163．corn引用格式：姜立标，丘华川，吴中伟，等．四轮驱动汽车牵引力控制系统控制策略口J．北京航空航天大学

7、学报，2016，42(11)：2289—2298．JIANGLB，QIUHC，WUZW，eta1．Controlstrategyoftractioncontrolsystem(orfour—wheeldrivevehiclefJJ．JournalofBeringUniversityofAeronauticsandAstronautics，2016，42(II)：2289-2298(inChinese)．2290北京航空航天大学学报2016年偏角提出最优纵向滑转率查表法，建立以节气门开度控制、轴间扭矩分配控制和驱动轮制动控制旧’12

8、。驯为一体的牵引力控制系统控制策略，结合模糊控制和PID控制¨4。6。的优点，分别在低附着路面、高．低附着对接路面及分离路面3种工况下进行离线仿真分析。1仿真软件的整体结构选择某汽车集团的四轮驱动汽车为研究对象。该车配置：电控汽油发动机、手动机械变