基于SPS和DYC集成控制方法提高汽车主动安全性的分析

基于SPS和DYC集成控制方法提高汽车主动安全性的分析

传统汽车控制系统很大程度上依赖于路面/轮胎的相互作用，主动转向控制在轮胎非线性区域内失效，而转向制动力控制无法满足低摩擦因数的路面以及紧急制动情况下对车辆的控制。基于两种对横摆力矩的控制方法（主动悬架控制、直接横摆力矩控制DYC），搭建了一种新的横摆力矩控制系统（SPS）。该系统可以实现独立运行,同时也能被集成到制动力对横摆力矩控制的系统中。相比于DYC系统，该新系统在低路面摩擦因数的道路上表现出了更好的性能。

基于猎豹在高速奔跑时通过尾部摆动来调节自身平衡的方法，在汽车后部加装了一个旋转质量模块，并安装了相应的弹簧和阻尼，以控制横摆力矩的目的。为了便于分析，在原有的汽车线性2自由度操稳模型的基础上增加了旋转质量模块，构成了一个3自由度汽车模型。通过模型分析，将系统的状态方程表示出来。为了更实际地模拟该系统的动态特性，采用9自由度模型，并且结合轮胎魔术公式，用非线性模型对系统进行搭建。

通过比较Matlab/Simulink模型和ADAMS模型，验证了9自由度模型的有效性和准确性。在此基础上，进行了控制器设计，采用优化的LQR控制策略实现对横摆力矩等的控制。分析了模型中的变量对控制结果的影响，以及系统的瞬态/稳态响应和SPS功率损耗。使用Matlab/Simulink对模型进行仿真，将仿真过程分为了不控制、DYC控制、SPS控制、SPS+ DYC联合控制4种工况。

SPS不受路面和轮胎性能的影响，可提升车辆的操纵稳定性。由于SPS的功率损耗在可接受范围内，因此可以直接应用于传统车辆的控制上。为了实现对车辆在各种路面与轮胎下的控制，采用了SPS和DYC集成控制的方法。仿真结果表明，这种方法相比SPS可表现出更好的性能。

刊名：Transportation Research Part C（英）

刊期：2014年第136期

作者：Avesta Goodarzi et al

编译：王培德