1.研究背景和意义
随着时代发展,汽车已成为大多数人生活中不可或缺的交通工具,人们对于汽车的要求,从最初的代步功能,到现在的舒适性、安全性,逐渐变高,其中安全行驶的性能是每个人最基本也是最重要的要求。现在的汽车速度变快,道路质量变好,相应的也有越来越多的交通事故发生,威胁着大众的生命安全,因此对于汽车的安全性能要求越来越高。不仅仅是包括安全带、安全气囊等在内的被动安全性能,还包括以预防为目的的主动安全性能。当汽车处于高速运动时突然变向、转弯,车辆必定会会产生很大的离心力而造成剧烈的横摆运动。
若是不加以控制,可能会造成侧滑、甩尾甚至侧翻的严重后果,所以对于汽车的横向稳定性提出了较高要求。汽车横向稳定性控制系统是以提供合适的车轮制动力矩为方法,给车身一个附加横摆力矩,来提高汽车横向稳定性,是汽车主动安全的应用。ABS 和 TCS 这种是以控制车轮的滑移率为手段的稳定系统,虽然很大程度上提高了汽车纵向动力学性能,但对汽车横向稳定性的保障作用不大。而且它们的应用局限在非极限工况下,在极限转向的工况下,由于纵向力很大,相应的侧向力极限变小,实际侧向力很容易就会超过极限,导致汽车转向不足或者转向过度。因此这种能改善汽车在极限工况下横向稳定性的控制系统是很有意义的。
- 国内外研究现状
2.1国内研究
由于爆胎时汽车的状态极不稳定,使一般的电子稳定控制器很难对其进行有效的控制,所以对爆胎汽车的控制尤为重要。对于爆胎汽车稳定性控制,国内外学者做了丰富的实验研究。
重庆理工大学欧健等为提高汽车在极限工况下的侧翻控制功能,建立了包括横摆运动和侧倾运动的8个自由度整车动力学模型。基于传统电子稳定控制系统直接横摆控制,提出了一种包含紧急侧倾控制的综合控制策略。采用ESC标准传感器提供的汽车侧向加速度信息计算侧倾系数,当侧倾系数超过设置的参考值时,紧急侧倾控制被激活;通过对侧向加速度的适时调节,达到对汽车侧翻的有效控制。对直接横摆控制和综合控制进行了鱼钩试验仿真,结果表明,直接横摆控制的汽车在持续小转角下具有一定的抗侧翻能力,而极限大转向工况下会发生侧翻;
综合控制则提高了极限工况下汽车ESC系统的抗侧翻能力,并增强了汽车的侧翻控制功能[1]。
吉林大学靳立强等为了提高车辆在复杂工况下的稳定性能,设计了基于分层控制的电子稳定控制系统(ESC)。系统的上层控制器以横摆角速度和质心侧偏角为控制变量,采用模糊PID算法计算出车辆维持稳定所需的横摆力矩;下层控制器根据上层输出的所需横摆力矩计算得出被控车轮的滑移率变化量,然后采用变参数PID算法对车轮进行滑移率控制,从而实现车辆所需的横摆力矩[2,3]。
重庆邮电大学连马俊利用Simulink建立能够适应于全工况非稳态非线性的UnTire轮胎模型,并根据爆胎公开的数据和相关实验,建立UniTire爆胎模型。将UniTire爆胎模型引入到CarSim整车模型中,完成联合仿真平台的搭建;在八自由度车辆模型的基础上,以双移线、蛇形、角阶跃和制动等仿真工况为例,验证了基于UniTire的爆胎联合仿真平台的正确性,为进一一步分析爆胎车辆动力学响应奠定了基础。然后,对无驾驶员干预和误操作,车辆直线行驶和弯道行驶两种工况下,四轮分别发生爆胎的车辆动力学响应进行了分析;并在无转向输入的情况下,以左前轮爆胎为例,仿真分析了全轮制动和脉冲制动对爆胎车辆的积极作用,为爆胎后驾驶员制动输入提供了参考。
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