基于EKF轮胎侧向力估计的AFS和EPS集成控制.pdf

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1、振动与冲击第34卷第11期J0URNALOFVIBRATIONANDSH0CK基于EKF轮胎侧向力估计的AFS和EPS集成控制周兵，徐蒙，范璐(湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙410082)摘要：对融合了主动前轮转向的电动助力转向系统，主动转向引入的附加转角使得轮胎侧向力发生突变，从而导致转向盘力矩会发生突变。虽然轮胎力不易直接测量，但是扩展卡尔曼滤波算法可以实现对非线性轮胎力的估计，为解决转向盘力矩突变找到实现方法。建立了非线性车辆数学模型，并构建基于扩展卡尔曼滤波算法的轮胎侧向力观测

2、器，根据得到的轮胎侧向力的估计值对转向盘力矩突变进行补偿，实现了车辆状态估计与车辆控制的结合。在MATLAB／Simulink里的仿真分析验证了控制策略的有效性。关键词：主动前轮转向；电动助力转向；集成控制；扩展卡尔曼滤波观测器；非线性轮胎侧向力中图分类号：U461文献标志码：ADOI：10．13465／j．cnki．jVS．2015．11．017IntegratedcontrolforAFSandEPSwithEKFestimationoflateralforceZHOUBing，XUMeng，FAN

3、Lu(StateKeyLaboratoryofAdvancedDesignandManufactureforVehicleBody，HunanUniversity，Changsha410082，China)Abstract：Intheintegratedsystemofelectricpowersteering(EPS)andactivefrontsteering(AFS)，theadditionalfrontwheelrotatinganglegeneratedbyAFSgivesrisetothec

4、hangeoftyrelateralforce，itleadstothechangeofsteeringwheeltorquefinally．Ahhoughthetyreforceishardtobemeasureddirectly，itcanbeestimatedusingtheextendedKalmanfiltering(EKF)algorithm．Thismethodcansolvetheproblemofsteeringwheeltorquechange．Here，avehiclenonlin

5、earmathematicalmodelwaspresentedandanonlineartyrelateralforceestimatorwasalsoestablishedbasedonEKF．Theestimatedtyrelateralforcewasusedtocompensatetheabruptchangeofsteeringwheeltorqueandtorealizethecombinationofvehiclestateestimationandvehiclecontro1．Thes

6、imulationanalysiswithMATLAB／Simulinkverifiedtheeffectivenessoftheproposedcontrolstrategy．Keywords：activefrontsteering(AFS)；electricpowersteering(EPS)；integratedcontrol；EKFobserver；nonlineartypelateralforce根据汽车转向系统的力矩传递特性，电动助力转向盘力矩会发生突变：若主动转向引起的附加转角与向(Ele

7、ctricPowerSteering，EPS)系统中驾驶员施加于前轮转向角方向相同时，转向盘力矩会增大；反之，转转向盘的力矩，与电动助力电机提供的助力力矩共同向盘力矩会减小⋯。主动转向引起的转向盘转矩突变克服转向阻力矩，控制汽车按照驾驶员转向意图完成会破坏原有电动助力转向系统的良好路感，容易使驾转向操作。主动前轮转向(ActiveFrontSteering，AFS)驶员产生误操作，不利于驾驶安全。系统通过主动转向电机向转向系统提供附加转角，从近年来，国内外学者针对这一问题开展了大量的而改变了原转向系统的

8、机械转向传动比，同时转向系研究工作。Minaki等L2通过台架试验证实主动转向统的力矩传递特性也会发生改变。在融合主动前轮转干预时转向盘力矩会发生突变，并提出助力电机变助向和电动助力转向的系统中，主动转向附加转角干预力增益的助力修正控制方法，但是该方法在常规助力时，如果助力电机仍然采用原有的助力控制策略，则转增益取值为零时不能对主动干预时转向盘力矩突变进行修正。魏建伟等’4基于二自由度整车模型和扭矩基金项目：国家自然科学基金资助项目(512