汽车底盘电控系统集成控制策略研究

西南交通大学

硕士学位论文

汽车底盘电控系统集成控制策略研究

姓名：杨玲敏

申请学位级别：硕士

专业：车辆工程

指导教师：丁渭平

20100301

西南交通大学硕士研究生学位论文第１页

摘要

汽车底盘系统是一个模型阶次高、输入输出变量多的复杂系统，因此针对整个底盘系统设计单一的控制器是不可行的。随着汽车技术的发展，出现了各种针对汽车不同的功能子系统（单系统）而设计的控制器。ＡＢＳ、ＥＳＰ、ＡＳＳ作为保证汽车安全性、操稳性、平顺性的典型控制系统，成为行业研究、开发和使用的热点。

然而，汽车底盘系统是一个有机整体，随着车辆底盘系统复杂程度及人们对车辆性能要求的日益提高，单系统的控制已经无法兼顾整车性能的提高。汽车底盘动力学集成控制因有着传统控制无法比拟的优点，成为国际汽车研究领域的热点问题之一。汽车底盘集成控制技术的关键是如何采取有效合理的整合控制策略，在各系统共享传感器信息的条件下，消除各系统间的冲突和干涉，进而整体上改善车辆性能。

本文即在解析汽车底盘典型电子控制系统ＡＢＳ、ＥＳＰ、ＡＳＳ核心控制策略的基础上，对典型的汽车底盘ＡＢＳ、ＥＳＰ、ＡＳＳ三电控系统的集成控制策略进行了探索。首先，对底盘电控系统的发展趋势和集成控制思想进行了分析。其次，对比较成熟的ＡＢＳ、ＡＳＳ两个典型的底盘电控系统的控制策略和控制方法进行了解析，对目前国内尚未掌握其核心控制算法的ＥＳＰ系统进行了控制算法的探索，提出了有效的ＥＳＰ控制算法并验证其可行性。最后，分析三个典型控制系统集成控制存在的矛盾冲突因素，提出集成控制策略并运用ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ－ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ联合仿真技术，在多体系统动力学模型基础上验证了控制策略的有效性。

关键词：汽车底盘系统；电控；集成控制；多体系统动力学；联合仿真

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Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｖｅｈｉｃｌｅｃｈａｓｓｉｓｓｙｓｔｅｍｉｓｃｏｍｐｌｅｘｍｕｌｔｉ ｌｅｖｅｌ，ｍｕｌｔｉ—ｖａｒｉａｂｌｅｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｕｓ，ｓｉｍｐｌｅｘａ

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ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖａｒｉｏｕｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓａｐｐｌｉｃａｂｌｅ．Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｃｏｎｔｒｏｌｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｓｐｅｃｔｏｆ

ａｒｅｃｈａｓｓｉｓｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｈａｓｂｅｅｎｅｍｅｒｇｅｄ．ＡＢＳ，ＥＳＰ，ＡＳＳ，ｔｈｅｓｅｔｈｒｅｅａｌｌｔｙｐｉｃａｌ

ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｓｗｈｉｃｈｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｌｙｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｖｅｈｉｃｌｅｓａｆｅｔｙ，ｈａｎｄｌｉｎｇａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｒｉｄｅｃｏｍｆｏｒｔ，ａｎｄｎｏｗｔｈｅｙａｌｌｂｅｃｏｍｅｈｏｔｓｐｏｔｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｈａｖｅｂｅｅｎｕｓｅｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｗｉｄｅｌｙ．

Ａｓｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｄｅｇｒｅｅｏｆｖｅｈｉｃｌｅｓｉｎｃｒｅａｓｅｄａｎｄｐｅｏｐｌｅｅｘｐｅｃｔｖｅｈｉｃｌｅｓｔｏｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｂｅｔｔｅｒａｎｄｂｅｔｔｅｒｉｎｍａｎｙａｓｐｅｃｔｓ，ｓｉｍｐｌｅｘｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｃａｎｎｏｔｍｅｅｔｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆｉｍｐｒｏｖｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｖｅｈｉｃｌｅｃｈａｓｓｉｓｓｙｓｔｅｍ

ｖｅｈｉｃｌｅｃｈａｓｓｉｓｓｙｓｔｅｍ

ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｏｎａｓａｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｗｈｏｌｅ．Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｈａｓｉｎｃｏｍｐａｒａｂｌｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｏｎｅｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｓ，ｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈａｔ，ｉｔｉｓｎｏｗｏｆｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｈｏｔｓｐｏｔｓｏｆ

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ｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｎｄｒｅａｓｏｎａｂｌｅｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｒｅｓｅａｒｃｈｆｉｅｌｄ．Ｔｈｅｋｅｙｐｏｉｎｔｏｆｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｄｏｐｔｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｓａｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｗｈｏｌｅｂｙ

ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｔｏｄｉｓｐｅｌｃｏｎｆｌｉｃｔｓａｎｄｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｓａｍｏｎｇｓｅｖｅｒａｌｃｏｎｔｒｏｌ

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ａｒｅａｎｄＡＳＳｓｙｓｔｅｍｗｈｉｃｈａｌｒｅａｄｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｎｄｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄ，ｅｘｐｌｏｒｅｄｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆＥＳＰｓｙｓｔｅｍｗｈｉｃｈ

ｎｏｔａｒｅｃｌｅａｒｌｙｅｎｏｕｇｈｔｏｄｏｍｅｓｔｉｃｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ，ｐｕｔｆｏｒｗａｒｄａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅＥＳＰｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｖｅｒｉｆｉｅｄｉｔｓｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ．Ｌａｓｔｌｙ，ａｎａｌｙｚｅｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｏｆｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｉｏｎａｎｃｏｎｆｌｉｃｔｓａｍｏｎｇｔｈｅｔｈｒｅｅｓｙｓｔｅｍｓｗｈｅｎｉｔｃｏｍｅｓｔｏｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌ，ｂｒｉｎｇｆｏｒｗａｒｄ

ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙａｎｄｕｓｅａｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｏ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂｅｔｗｅｅｎＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ

ｏｎｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄＭａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋｓｏｆｔｗａｒｅ，ｖｅｒｉｆｉｅｄｉｔｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ

ｍｏｄｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓ．ｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｍｕｌｔｉ ｂｏｄｙｄｙｎａｍｉｃ

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＶｅｈｉｃｌｅＣｈａｓｓｉｓＳｙｓｔｅｍ；ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌ；ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｏｎｔｒｏｌ；Ｍｕｌｔｉ—ｂｏｄｙＤｙｎａｍｉｃｓ；Ｃｏ—ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

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