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1、汽车主动安全研究现状之ESP前言汽车业的发展，为人们的出行提供了极大的便利。但与此同时，交通事故也成为了致命的灾难。据不完全统计，在世界范围内每年大概会有120万人死于交通事故。其中世界卫生组织的一份统计调查表明，交通事故是造成年龄段在10到25岁青少年死亡的主要原因。同时在各种对人类生命造成威胁的原因中，交通事故排第九。这种事故所造成的伤亡以及对公共安全所产生的威胁是不容忽视的。汽车安全防御包含两大块，被动安全防御和主动安全防御。其中被动安全的研究目的是在事故发生以后尽量减轻事故所产生的损失和伤害；主动安全的研究目的是在事故发生前，能够通过有效措施来避免事故的发生，也就是
2、在可能导致事故的驾驶行为意图出现时，就及时进行制止。基于这样的前提下，汽车安全技术的研究十分必要，尤其是主动安全技术。汽车电子稳定程序(ElectronicStabilityProgram,简称ESP)是行驶车辆的一种主动安全系统，它包含了防抱死制动系统(Anti-lockBrakeSystem,ABS)、驱动防滑系统(AccelerationSlipRegulation,ASR)，并增加了横摆力矩控制系统(Yaw-momentControl,DYC)，从而在制动、驱动和转向情况下对汽车安全稳定行驶提供有力支持。ESP通过车载传感器测量方向盘转角、横摆角速度、侧向加速度和4
3、个车轮的轮速，由ECU计算出驾驶员期望的行驶轨迹和车辆的运动状态，使汽车能在严峻的行驶条件下通过一定的控制方法，对汽车进行控制，从而修正汽车的过度转向或不足转向，以避免汽车失稳，保证汽车的行驶安全。ESP对于提升汽车的稳定性，进而提高汽车的主动安全性能有着重要意义。1.ESP的发展现状1.1ESP的结构及工作原理ESP控制系统的结构：图1是现在比较典型的汽车ESP控制系统的结构,包括：传统制动系统(真空助力器、管路和制动器)、传感器(4个轮速传感器、方向盘转角传感器、侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、制动主缸压力传感器)、液压调节器、汽车稳定性控制电子控制单元(ECU)和
4、辅助系统(发动机管理系统).图1博世ESP系统的硬件结构ESP控制系统的工作原理：在汽车行驶过程中,方向盘转角传感器监测驾驶者转弯方向和角度,车速传感器监测车速、节气门开度,制动主缸压力传感器监测制动力,而侧向加速度传感器和横摆角速度传感器则监测汽车的横摆和侧倾速度.ECU根据这些信息,通过计算后判断汽车要正常安全行驶和驾驶者操纵汽车意图的差距,然后由ECU发出指令,调整发动机的转速和车轮上的制动力,如果实际行驶轨迹与期望的行驶轨迹发生偏差,则ESP系统自动控制对某一车轮施加制动,从而修正汽车的过度转向或不足转向,以避免汽车打滑、转向过度、转向不足和抱死,从而保证汽车的行驶
5、安全.1.2国内外ESP的研究现状清华大学王会义、宋健汽车电子稳定程序的控制算法——清华大学学报清华大学王会义、宋健采用车辆横摆角速度的状态差异法,设计主副两个层次的ESP控制逻辑。其中，主循环控制以车辆的状态差异值（状态差异值由实测车辆的横摆角速度与由一个2自由度车辆模型计算得到的车辆横摆角速度相比较而获得）为控制参数控制车辆的横摆角速度,实施直接横摆控制(DYC)；副循环监视车轮状态,防止在控制过程中出现车轮抱死的情况。应用Matlab/Simulink/xPC实时仿真工具,建立硬件在环仿真试验台。采用该试验台,选择ESP性能测试专用Fishhook测试模式,对所设计的
6、ESP控制算法进行试验验证。试验结果验证了所设计ESP算法的有效性和实时适应性。吉林大学李静等车辆电子稳定性程序神经网络PID控制算法——吉林大学学报吉林大学李静等采用传统的PID控制为基础,在此基础上引入了三层神经网络控制（输入神经元、隐含神经元、输出神经元）.采用整车横摆角速度作为主控制参数,质心侧偏角作为辅助控制参数.搭建ESP硬件在环试验台,针对典型工况,采用硬件在环试验方法完成了基于神经网络PID控制算法的ESP软硬件调试和匹配.进行硬件在环仿真实验,分析仿真结果,车辆ESP神经网络PID控制算法能够在线整定PID控制器参数,使汽车在极限转向工况下具有良好的操纵稳
7、定性,改善了汽车的主动安全性能.【1】【2】比较,文献2的控制策略中,引入了三层神经网络控制,对控制策略进行了优化.通过对比文献1、2的硬件在环仿真结果,相比文献1中的主副循环控制策略,文献2的神经网络PID控制算法能够更大程度上改善汽车的主动安全性.合肥工业大学喻海军等基于ANFIS的汽车ESP控制方法研究——合肥工业大学学报合肥工业大学喻海军采用自适应神经模糊推理系统(AdaptiveNeuro-fuzzyInferenceSystem,简称ANFIS)研究车辆ESP的反馈控制.以给出的基本T-S模糊推理模型为
