汽车高速弯道急转向横向稳定性控制研究-论文.pdf

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1、第33卷第17期企业技术开发2o14年6月V01．33No．17TECHN0L0GICALDEVELOPMENT0FENTERPRISEJun．20l4汽车高速弯道急转向横向稳定性控制研究王翠。张勇，于晨斯(九江职业技术学院，江西九江332007)摘要：为了提高弯道路面高速行驶车辆的横向稳定性，文章提出了一种在ABS基础上，添加参数自适应模糊PID控制的模糊PID控制器的方法，运用MATLAB／Simulink软件建立了车辆整车模型，针对方向盘阶跃输入工况进行了仿真研究。仿真结果表明，施加控制器的车辆，横摆角速度和前、后轮侧偏角的输出穗态值均得到

2、了改善，有效地把车辆控制在稳定区域内，从而提高了车辆的横向稳定性。关键词：横向稳定性；模糊PID控制；高速弯道中图分类号：U463．3文献标识码：A文章编号：1006—8937(2014)17—0o60—02根据有关部门调查显示，车辆在高速下失去稳定性已为汽车质心至后轴的距高，am；v为汽车质心速度，ac；v是成为影响交通事故发生的众多因素之一。当车辆在高速弯其在y轴上的速度分量，rrds；u是其在x轴上的速度分量，道上急转向等危险工况下行驶时，车辆极易失去稳定性。m／s；质心处侧偏角3=arctanl_V_)；∞为汽车横摆角速度，tO；国内、外

3、学者对于车辆横向稳定性的控制进行了研究，如BOSCH的DSC，丰田的VSC，BMW的DSC，通用的ESC，本田COi为相应轮胎的转动角速度，∞；I为汽车绕轴的转动惯量，的VSA，现代的VSM，保时捷的PsM等系统，这种系统只改l；Ji为轮胎的转动惯量，J；M为差速器半轴上的输出扭矩，善了车辆普通工况下的车辆性能，对于极限工况下的车辆m；M为轮胎受到的制动力矩，m。控制则效果不佳。车辆轮胎采用综合描述了轮胎的纵向力和侧向力的本文综合考虑车辆在高速弯道上的行驶状况，设计了Gim理论模型。自适应模糊PID控制器，将实际横摆角速度与参考的理论轮胎与路面间

4、的纵向力为：横摆角速度之间的差值以及差值的变化率作为控制器的，，’jFc+(1—3l+2l)，s

5、、横向滑移率；s、S为滑移、侧偏模型包括8个自由度，分别为车辆的纵向运动、横向运动、临界点；c、c为轮胎纵向、横向刚度，C；l1一So,S1为接触区横摆运动、车轮转角、四个车轮的转动。其动力学方程为：滚动滑动临界点。前、后轮侧偏角分别为：m(u-vto)=(F1+Fx2)cosS-(Fy1+Fv2)sinS+Fx3+Ffal=a2+【oa，u一8，^、1【a，m(v-uto)=(Fl+Fx2)sing一(Fy1+Fy2)cosS+Fy3+F—3=a413一oJb／u()2自适应模糊PID控制器的设计I=-(Va-Vl+F~4-Fx3)+A(Fy2

6、+F，1)一B(F—+Fv3)Ji(bi=M—F·R—MK(i_l，⋯，4)2．1车辆参考模型以汽车稳态参数为理想值，即车辆侧偏角B尽量为零，横摆角速度03以一阶惯性传函特性迅速达到稳态值，系统控制目标是使汽车的运动状态变量G和∞迅速达到稳定状态，提高操纵稳定性。一般令车辆参考模型的传递函数为：(^)d(s)：k8t(s)(5)其中，k：监!；alla99-a12a21图1整车车辆模型k．t：．b”：=k2bzF；式(1)中：m为整车质量，kg；R为轮胎半径，cm；L为汽2．2自适应模糊PID控制车轴距，rn；c为轮距，cm；a为汽车质心至前轴的

7、距离，cm；b本车辆模型采用了参数自适应模糊PID控制方法设计作者简介：王翠(1985一)，讲师。的自适应模糊PID控制器，将实际横摆角速度与参考的理论基金项目：本文基于九江职业技术学院科技项目：汽车急转向横向横摆角速度之间的差值E以及差值的变化率Ec作为控制器稳定性控制研究。的输入变量，附加横摆力矩M作为输出变量，如图2所示。第33卷第17期王翠，等：汽车高速弯道急转向横向稳定性控制研究61横向稳定性模糊PID控制器。②本文提出了在ABS控制的基础上，施加了模糊PID控制器的方法，并分别针对两种工况进行了仿真实验。与仅ABS控制的车辆相比，施加

8、模糊器的车辆前后轮侧偏角和图2自适应模糊PID控制器的结构图侧向加速度的幅值均降低了，横摆角速度也很好的跟踪着期望的横摆加速度。3仿真⑧