基于路面识别的车辆纵向动力学控制

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1、—————————————————————基于路面识别的车辆纵向动力学控制—————————————————————TheLongitudinalDynamicControlofVehiclebasedonRoadIdentification作者姓名：张进专业名称：车辆工程指导教师：赵健教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年5月24日摘要基于路面识别的车辆纵向动力学控制纵向动力学控制对车辆的动力性、制动性、行驶安全性具有极其重要的作用，受到了国内外企业和学者的广泛重视。但目前通常使用的纵向动力学控制方式为基于逻辑门限的控制方式，无法在各种工况下都取得最佳的

2、控制效果，且对应的路面识别方法只能得到路面附着的分级识别，无法准确获得行驶路面的路面附着系数。针对现有纵向动力学控制系统存在的这两个问题，本文提出了基于路面识别的纵向动力学控制方法。首先针对驱动力和制动力控制的应用，设计基于状态观测的路面识别方法，用以准确估算路面附着系数，然后针对制动力控制，利用路面附着系数改进其制动压力的控制策略，以减少轮速和制动压力的波动；针对驱动力控制，利用路面附着系数，将发动机、变速器和制动系统进行协调控制，以提高其驱动性能。本文的研究内容如下：（1）建立路面识别算法。首先介绍了目前驱动力和制动力控制系统中成熟的基于门限的路面识别方法

3、，然后设计了基于状态观测的路面识别方法，包括车辆状态计算器、轮胎力观测器和递归最小二乘估算器的设计，其中分别设计了滑模变结构观测器和卡尔曼滤波观测器两种轮胎力观测器。（2）设计驱动、制动控制策略。针对制动工况，设计了基于逻辑门限值的制动压力控制策略和基于滑模变结构的制动压力控制策略。针对驱动工况，首先介绍了驱动控制的整体控制逻辑，然后进行了目标转速和车辆行驶标志位的计算，最后针对整体控制逻辑分别设计了发动机、变速器和制动系统的控制方法。（3）搭建算法验证与测试平台。首先介绍了V型开发流程，然后基于该开发流程，建立了离线仿真平台、硬件在环仿真平台和车载测试与开发

4、平台。（4）对路面识别及驱动力控制算法进行了离线仿真和硬件在环试验。离线仿真包含了四种工况，分别是低附着系数路面直线起步加速，对接路面直线起步加速，附着分离路面直线起步加速和转向加速。硬件在环试验选择的是附着分离路面直线起步加速工况。（5）制动工况，对基于状态观测的路面识别算法、滑模控制算法和逻辑门限控制算法进行了离线仿真。随后，分别进行了夏天和冬天的对接路面实车制动试验，用于验证基于状态观测的路面识别算法的有效性。关键词：车辆工程，纵向动力学，驱动力控制，制动力控制，路面识别AbstractTheLongitudinalDynamicControlofVeh

5、iclebasedonRoadIdentificationBecauseofthecrucialroleswhichlongitudinaldynamiccontrolsystemsplayinthevehiclepowerperformance,brakingperformanceanddrivingsafetyfield,moreandmoreenterprisesandscholarshaveputtheirattentiontothesesystemsresearches.Butthecurrentlongitudinalcontrolsystemsu

6、suallyadaptthelogicthresholdcontrolmethod,unabletogetthebestcontrolperformanceindifferentconditions,andthecorrespondingroadidentificationmethodcanonlygetthegradedroadfrictioninformation,unabletoobtainthetire-roadfrictioncoefficientaccurately.Tothesetwodisadvantagesofcurrentlongitudi

7、naldynamiccontrolsystem,thispaperproposesthelongitudinaldynamiccontrolmethodsbasedonroadidentification.First,totheapplicationoftractionorbrakingcontrolsystem,designedtheroadidentificationmethodthatbasedonstateobserverestimationtocalculatethetire-roadfrictioncoefficientaccurately.The

8、ninthebrakingcondit