基于CAN通讯的汽车底盘系统集成控制.pdf

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1、第26卷2010笠第7期7月农业工程学报TransactionsoftheCSAEVr01．26No．7Jul．2010163基于CAN通讯的汽车底盘系统集成控制刘显贵，何翠群，初长宝(南昌工程学院机电学院，合肥230009)摘要：为了提高汽车整车综合动力学性能，针对汽车在转向制动工况下转向与制动系统动力学耦合关系，在对汽车底盘系统动力学耦合分析基础上，设计了ABS及EPS两子系统控制器和决策层集成控制器，对底盘系统进行分层集成控制。同时有针对性地设计了基于CAN的底盘集成控制系统的通讯系统。基于Matlab／simulink仿真和实车试验结果

2、表明，汽车的俯仰角、侧倾角、横摆角速度反应时间和纵向减速度均有／1i同程度的改善，分别降低了30．53％、15．03％、25．64％、34．61％，表明设计的CAN通讯的集成系统工作稳定，抗干扰能力强，提出的集成控制策略正确可行，在保证转向轻便性的前提下，提高了系统制动稳定性。关键词：汽车，转向，制动，控制器，集成控制doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2010．07．029中图分类号：U463．5文献标识码：A文章编号：1002—6819(20lO)一07—0163—06刘显贵，何翠群，初长宝．基于CAN通讯的汽车底盘系

3、统集成控制[J]．农业工程学报，2010，26(7)：163—168．LiuXiangui，HeCuiqun，ChuChangbao．Integratedcontrolofvehiclechassissystembasedoncontrollerareanetwork[J]TransactionsoftheCSAE，2010，26(7)：163—168．(inChinese州thEnglishabstract)0引言目前，为提高车辆的综合性能，将底盘各控制系统有机地融合起来，构成町靠性高和开放式的综合的、相互协调工作的控制系统——集成控制系统，

4、在这一方面的研究已经取得了较大进剧卜4】。如文献[1】对悬架与制动系统进行了研究；文献[2．3]对悬架和转向两系统进行了集成控制研究，对在转向过程中汽车的操纵稳定性能进行了探讨。文献【4]对底盘转向、悬架、制动3系统通过设计协调控制器进行了仿真研究。从目前已有的文献报道看，对电动助力转向与防抱死制动系统进行集成控制研究尚不多见。但在助力转向制动工况下，汽车转向和制动两系统之间存在相互影响和制约的动力学耦合关系，而在此工况下汽车整体性能的提高依赖了：这两系统之间的协调t作，因此，对两系统进行集成控制研究具有重要意义。汽车电子集成控制系统将更多地依

5、赖系统内、外部信息的获取，这要求互相独直的电子系统和装置间进行数据交换和信息传递。因此，使用汽车网络不仅可以减少线束，而且能够提高各控制系统的运行可靠性，减少冗余的传感器及相应的软硬件配置，实现各子系统之间的资源共享，便于集中实现各子系统的在线故障诊断。迄今已推出多种网络标准，如J1850[51、VANl6j、CAN等。在各种汽车网络中，CAN以其独特的设计，优异的性能和极高的可靠性得到了最为广泛的应用。收稿F{期：2009-08-05修订日期：2009．12．27基金项目：江西科技支捧计划项目(2009K．1016)作者简介：刘显贵(1973

6、一)，男，江西都吕人，研究方向为汽车系统动力学及电子控制技术。南昌南昌工程学院机电学院，330099。Email：chinajxliu@163．corn本文首先建立了汽车底盘转向系统和制动系统模型，将局域网络CAN应用到两系统集成控制中，通过分析两系统动力学耦合关系，提出了基于CAN通讯的集成控制策略。该控制策略不同于传统的集中式集成控制，通过设计出各子系统控制器和集成系统的集成决策控制器，提高了集成控制系统的可靠性、稳定性，具有控制效果更好，开放性和兼容性等特点。1系统模型的建立1．1转向系统模型2自由度转向系统模型如图1所示。注：v——汽车

7、侧向速度：“——汽车纵向速度：卜—讯车车速；，_——前后轮胎所受纵向力(卢l，2)；凡——前后轮胎所受侧向力(f-l，2)；芦一质心侧偏角；y——横摆角速度；d——前轮转角：田——前后轮胎侧偏角(1=1．2)图1转向系统模型Fig．1Steeringsystemmodel侧向运动方程式为1(c，+c，)p+吉(口c，一bC)r—c，6=mV(3+r)(1)。式中：m——整车质量；c，——前轮侧偏刚度；C，——后轮侧偏刚度；口——前轮到质心的距离；6——后轮到质心的距离。横摆运动方程式为164农业工程学报2010焦0C，一bCr)fl。,，2C，

8、+62CAr一口q6=L矿(2)式中厶——横摆转动惯量。当口较小时，公式(1)和(2)基于如下假设U=VCOSfl=V(3)1，=Vsinfl=y卢(