基于改善操纵稳定性的ESP系统纵向力控制分配研究

发布时间：2020-11-13 13:16

　　 随着我国汽车工业和技术高速发展,汽车自身的安全性也日益突出,ESP系统作为汽车主动安全领域的核心保障之一,对ESP系统的研究和开发一直是汽车行业的重点。伴随着全球能源危机的不断扩大,汽车电动化的发展需求已经迫在眉睫,四轮轮毂电机驱动和分布式驱动必然是今后的重点发展趋势,但其在车辆稳定性控制上与传统汽车有所区别,因此对现代ESP系统的开发提出新的要求,本文在此基础上对ESP系统纵向力控制分配进行初步研究。本文首先对ESP控制系统进行深入的探索和学习,包括ESP系统研究意义、基本构成和工作原理、国内外研究现状以及关键技术等。然后对ESP整车非线性模型进行建模,考虑到轮胎特性对车辆稳定性的影响,对常用的“魔术公式”、HSRI轮胎模型和UA轮胎模型进行轮胎特性的分析和建模,结合轮胎实验数据对比,选择合适的HSRI模型,并在稳态下,对整车非线性模型进行的仿真验证。其次对控制变量进行合适的选取和分析,并对控制变量名义值进行详细的修正,探讨了在考虑车速和路面附着系数情况下车辆处于稳定区域的条件,为后面控制器设计做铺垫。针对控制系统的设计,采取分层控制的方式,上层为基于带权重系数的横摆角速度和质心侧偏角相结合的滑模控制器和基于线性二次调节的LQR控制器设计,并采用输出附加横摆力矩的方式直接输入到整车模型,对上层设计的控制器控制效果进行可靠性验证。针对纵向力分配策略,设计了包含单轮制动和双轮制动的纯制动模式,制动-驱动模式和纯驱动模式三种模式,依靠输出附加横摆力矩实时值和横摆角速度理想值相结合的形式,对车辆运动状态进行实时识别。并且三种模式均通过轮胎逆向模型充分考虑了侧向力和纵向力之间的耦合。最后在低附高速的正弦迟滞工况下,对三种纵向力分配模式分别进行了仿真验证和分析。研究结果表明:本文所设计的上层滑模变结构控制器和LQR控制器均符合要求,三种纵向力分配模式也能够满足ESP控制效果,整车操纵稳定性得到控制。多样化的分配方式也为今后ESP系统开发提供借鉴。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.4
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外ESP控制系统研究现状
        1.2.1 ESP控制原理研究现状
        1.2.2 ESP分配策略研究现状
    1.3 ESP结构原理和关键技术
        1.3.1 ESP的结构和原理
        1.3.2 ESP的关键技术
    1.4 本文研究的内容和章节安排
        1.4.1 本文研究内容
        1.4.2 本文章节安排
第二章 整车非线性动力学建模和验证分析
    2.1 轮胎模型
        2.1.1 魔术公式
        2.1.2 HSRI轮胎模型
        2.1.3 UA轮胎模型
        2.1.4 轮胎模型的选择
    2.2 整车七自由度动力学模型
    2.3 整车二自由度动力学模型
    2.4 整车模型的验证和分析
    2.5 本章小结
第三章 ESP控制系统的设计
    3.1 控制变量的设计
        3.1.1 控制变量的选取
        3.1.2 控制变量名义值的修正
    3.2 汽车稳定状态的判断
    3.3 ESP控制系统设计框图
    3.4 ESP上层控制器的设计
        3.4.1 滑模控制器的设计
        3.4.2 LQR控制器的设计
    3.5 本章小结
第四章 ESP系统纵向分配策略的设计
    4.1 纯制动纵向力分配策略
        4.1.1 单轮制动
        4.1.2 双轮制动
    4.2 制动-驱动纵向力分配策略
    4.3 纯驱动纵向力分配策略
    4.4 本章小结
第五章 ESP系统仿真结果分析
    5.1 ESP系统上层控制器的仿真验证
        5.1.1 双移线实验工况的设定
        5.1.2 滑模控制器和LQR控制器仿真验证和对比
    5.2 ESP系统纵向力分配策略的仿真分析
        5.2.1 正弦迟滞实验工况的设定
        5.2.2 纵向力分配策略的仿真和分析
    5.3 三种模式结果综合分析
    5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢

【参考文献】

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本文编号：2882232