资源描述：
《车辆动力学稳定性系统变结构滑模控制研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、中国机械工程第14卷第2期2003年1月下半月文章编号:1004-132Ò(2003)02-0152-05车辆动力学稳定性系统变结构滑模控制研究赵治国方宗德黄英亮程晓英摘要:探讨了转弯车辆行驶在极限运动工况下时,依靠施加各车轮不同纵向制动力从而产生辅助横摆力矩来提高车辆动力学稳定性的基本原理。推导了两自由度车辆横向动力学方程,提出了车辆侧滑速度的3种实时估计方案(积分法、代数法和Luenberger观察器法),视实际车辆前后轮胎侧偏刚度为有界不确定性参数,为跟踪线性两自由度理想车辆模型的稳态输出响应,设计了车辆动力学稳
2、定性变结构控制策略,通过仿真验证了该方案可行性。赵治国博士关键词:车辆动力学稳定性;横向动力学方程;侧滑速度估计;变结构滑模控制中图分类号:U463文献标识码:A车辆动力学稳定性控制是继防抱制动系统和式中,u为车辆纵向速度,mös;v为车辆侧滑速度,mös;r为牵引力控制系统之后,又一通过调节车轮纵向制动车辆横摆角速度,radös;a为车辆质心距前轴的距离,m;b力大小及匹配旨在改善车辆稳定性和操纵性能的为车辆质心距后轴的距离,m;FX1L、FX1R为前轴左右轮纵向轮胎力,N;FX2L、FX2R为后轴左右轮纵向轮胎力,
3、N;新型主动安全系统。自20世纪90年代初,国际上FY1L、FY1R为前轴左右轮横向轮胎力,N;FY2L、FY2R为后轴有影响的几个大汽车公司一直致力于这项技术的左右轮横向轮胎力,N;MZ1L、MZ1R为前轴左右轮回正力开发和研究,有些已经进入了实用阶段,如宝马公矩,Nõm;MZ2L、MZ2R为后轴左右轮回正力矩,Nõm;D为司DSC3系统、奔驰公司ESP系统等,而在我国对2前轮转向角,rad;IZw为车轮转动惯量,kgõm;rw为轮胎半它的研究才刚刚起步。本文主要探讨改变纵向制动径,m;B为车辆侧偏角,rad;X1L
4、、X1R为前轴左右轮转动角力分配来提高车辆稳定性的方法。速度,radös;X2L、X2R为后轴左右轮转动角速度,radös;T为车辆轮距,m;M1L、M1R为作用在前轴左右轮上的制动力1两自由度车辆横向动力学方程矩,Nõm。1.1七自由度车辆模型引用上述模型进行在研究利用车轮纵向制动力进行辅助转向时,计算时,应注意以下问一般选取图1所示的七自由度非线性车辆模型。其题:①模型输入为作用运动方程可描述为在各车轮上的制动力õ矩;②取合适的三维轮6FX:m(u-rv)=(FX1L+FX1R)cosD-(FY1L+胎模型,计算作
5、用在车FY1R)sinD+FX2L+FX2R(1)õ轮上的横向力、纵向力6FY:m(v+ru)=(FX1L+FX1R)sinD+(FY1L+和自回正力矩;③应考FY1R)cosD+FY2L+FY2R(2)虑车辆侧倾和俯仰运动õ6MZ:IZr=[(FX1L-FX1R)cosD-(FY1L+FY1R)sinD]õ图1七自由度车辆模型对各轮垂直载荷的影T+[(FX1L+FX1R)sinD+(FY1L+FY1R)cosD]a+响。21.2两自由度车辆横向动力学方程T(FX2L-FX2R)-(FY1L+FY2R)b+MZ1L+M
6、Z1R+2为进行车辆动力学稳定性控制系统设计,考MZ2L+MZ2R)(3)虑车辆仅作平行于地面的平面运动,将上述七自õõM1L=IZwX1L+rwFX1LM1R=IZwX1R+rwFX1R由度模型简化,假设:①不考虑各车轮转动角速(4)M2L=IZwõX2L+rwFX2LM2R=IZwõX2R+rwFX2R度XiL、XiR(i=1,2)和车辆运行速度u等运动影响,可忽略式(1)和式(4);②由于D较小,可认为收稿日期:2001—06—26修回日期:2002—11—20sinD≈D,cosD≈1;③因FX≈Cii(i为车
7、轮纵向基金项目:汽车动态模拟国家重点实验室开放基金资助项目滑移率,Ci为纵向轮胎刚度),FXD可认为二阶微(2000106)·152·车辆动力学稳定性系统变结构滑模控制研究——赵治国方宗德黄英亮等小项。基于此,省略(FX1L+FX1R)D和a(FX1L+vd=∫(ybCM-ru)dt(12)FX1R)D两项;④设FY1L=FY1R=FY1,FY2L=FY2R当车辆行驶在水平光滑路面上时,用上式可=FY2,即产生所谓的“自行车”模型;⑤设(FX2L得到精确解,否则误差较大。-FX2R)(Tö2)+(FX1L-FX1R)(
8、Tö2)=MBS=2.2代数法TFBS;故可得两自由度车辆模型为考虑路面侧倾角C的影响,式(11)可重写为2õõv=ybCM-ru-gsinC(13)6FY:m(v+ru)=FY1+FY2(5)õ式(5)可写为6MZ:IZr=aFY1-bFY2+MBS(6)õm(v+ru)=CfA1+CrA2-mgsinC(14)式中,MBS为制
