车辆稳定性集成控制方法综述

曹天琳 李刚 余志超 沈玉龙

摘 要：车辆的行驶稳定性是车辆的评价指标之一，对车辆稳定性控制一直都是研究热点。车辆稳定性控制的方法主要包括主动悬架控制、四轮转向技术和直接横摆力矩控制等技术。四轮独立驱动与转向电动车具有转向和驱动独立可控的优势，给车辆稳定性集成控制提供了方便，是集成控制的良好载体。因此，国内外学者做了大量的研究，论文对车辆稳定性集成控制方法进行综述，为后面的集成控制提供良好的参考资料，全方位提高车辆的行驶稳定性。

关键词：集成控制;行驶稳定性;四轮转向;直接横摆力矩控制

0 前言

车辆的行驶稳定性是指汽车在行驶过程中，在外部因素作用下，汽车尚能保持正常行驶状态和方向，不致失去控制而产生滑移、倾覆等现象的能力。汽车的行驶稳定性是车辆以一个重要指标，会影响成员的舒适性，车辆的安全性以及车辆的动力性等。四轮独立驱动与转向电动车的出现为车辆行驶稳定性集成控制研究提供了便利的条件，车辆有更多的可控自由度，为集成控制研究提供了契机，国内外学者对集成控制做了大量的研究，对于提高车辆的行驶稳定性都起到了很大的作用。目前，车辆稳定性集成控制依然是汽车行业的热点话题。

1 国外研究现状

Roshan等[1]设计了四轮独立转向、四轮独立制动集成控制算法。上层基于二自由度车辆模型，采用滑模控制方法实现对车辆理想质心侧偏角和理想横摆角速度的跟踪控制;下层采用自适应轮胎力优化分配算法，在满足力分配约束条件前提下最大化轮胎附着能力，提高车辆稳定性。

Junjie He等[2]基于独立设计的主动转向控制器（AFS）和动力学稳定性控制器（DSC），运用滑模控制理论设计了整车集成控制器对各子系统的控制动作进行协调，提出基于规则的集成控制体系，减小两子系统之间的功能冲突并最大化二者的功能范围。

Tin Lun Lam等[3]基于四轮独立驱动（4WID）四轮独立转向（4WIS）电动车结构，研究了一种四轮驱动力的协调控制方法。

Nagai[4]对4WS和DYC的集成控制研究作出了奠基性的工作，他提出了后轮转向与DYC的集成控制策略。该控制结构的前馈负责计算执行器所需的控制输入（后轮转角和所需横摆力矩）;而反馈部分则利用LQG或者H∞理论对状态误差进行跟踪。

2 国内研究现状

吉林大学刘经文[5]采用分层结构，上层构建了被控系统反馈镇定矩阵，基于模型预测控制理论设计多目标跟踪集中控制算法求出車体所需的总纵向力、总侧向力、总横摆力矩，实现驾驶意图;下层把四个车轮的转向角和驱动/制动力矩作为8个独立的控制变量，以最大化四个轮胎附着裕度为分配目标，考虑轮胎垂直载荷、路面附着条件对轮胎附着能力的限制，得到轮胎纵向力、侧向力的优化分配结果。

重庆大学赵树恩[6]研究了针对电动助力转向、半主动悬架系统、制动防抱死系统的集成控制问题，基于驾驶员意图和车辆行驶工况辨识，采用车辆底盘多模型递阶控制方法设计了集成控制策略。

朱冰等[7]基于多变量频域控制方法设计了主动转向系统和主动制动系统的集成控制策略。

郭建华等[8-9]提出了一种ABS与ASS协调控制策略，根据车轮滑移率调节车轮垂向载荷以获得整车最大制动力，此外还研究了基于滑模变结构控制的AFS与滑移率门限控制的ABS的集成控制算法。

3 结论

四轮独立驱动与转向电动车驱动和转向都是独立可控的，有更多的可控自由度，为车辆的集成控制提供了便利的条件。可以将主动前轮转向（AFS）、主动后轮转向（RFS）、四轮转向（4WS）、直接横摆力矩控制（DYC）、电子稳定性控制（ESP）、制动防抱死系统（ABS）、牵引力控制系统（TCS）等多种功能集为一体，多种功能的集成必将会出现各种冲突，所以集成控制一直都是研究的热点课题。充分发挥四轮独立驱动与转向电动车的优势，更大程度上提高车辆的行驶稳定性和主动安全性。

参考文献：

[1]Roshan，Naraghi.Vehicle Integrated Control-An Adaptive Optimal pproach to Distribution of Tire For- ces[C].2008 IEEE International Conference on Net- working，Sensing and Control，Sanya，2008：885-890.

[2]Junjie He，D A Crolla，M C Levesley，and W J Man- ning.Coordination of active steering，driveline and braking for integrated vehicle dynamics control[J].Proc.IMech E，2006，220：

1401-1421.

[3]Tin Lun Lam，Yangsheng Xu，and Guoqing Xu.Traction Force Distribution on Omni-directional Four Wheel Independent Drive Electric Vehicle[C].2009，IEEE International Conference on Robotics and Automation，Kobe，Japan，2009：3724-3729.

[4]Nagai M，Yamanaka S，Hirano Y.Integrated Control Law of Active Rear Wheel Steering and Direct Yaw Moment Control.Proceedings of AVEC96，September，Aachen.

[5]刘经文.四轮独立电动车驱动/转向/制动稳定性集成控制算法研究[D].吉林大学，2012.

[6]赵树恩.基于多模型智能递阶控制的车辆底盘集成控制研究[D].重庆：重庆大学，2010.

[7]朱冰，李幼德，赵健，李静.基于多变量频域控制方法的车辆底盘集成控制[J].农业机械学报，2010，41（01）：13-17.

[8]郭建华，李幼德，李静.汽车防抱死系统与主动悬架联合控制研究[J].中国机械工程，2007，18（24）：3014-3018.

[9]郭建华，李静，李幼德.汽车主动前轮转向与防抱死制动系统集成控制研究[J].汽车技术，2007（11）：4-8.

作者简介：曹天琳（1995-），男，满族，辽宁鞍山人，硕士研究生，主要研究方向：新能源汽车驱动与驱动控制。