曹天琳 李剛 余志超 沈玉龍

摘 要：車輛的行駛穩(wěn)定性是車輛的評價(jià)指標(biāo)之一，對車輛穩(wěn)定性控制一直都是研究熱點(diǎn)。車輛穩(wěn)定性控制的方法主要包括主動(dòng)懸架控制、四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)和直接橫擺力矩控制等技術(shù)。四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)與轉(zhuǎn)向電動(dòng)車具有轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)獨(dú)立可控的優(yōu)勢，給車輛穩(wěn)定性集成控制提供了方便，是集成控制的良好載體。因此，國內(nèi)外學(xué)者做了大量的研究，論文對車輛穩(wěn)定性集成控制方法進(jìn)行綜述，為后面的集成控制提供良好的參考資料，全方位提高車輛的行駛穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：集成控制;行駛穩(wěn)定性;四輪轉(zhuǎn)向;直接橫擺力矩控制

0 前言

車輛的行駛穩(wěn)定性是指汽車在行駛過程中，在外部因素作用下，汽車尚能保持正常行駛狀態(tài)和方向，不致失去控制而產(chǎn)生滑移、傾覆等現(xiàn)象的能力。汽車的行駛穩(wěn)定性是車輛以一個(gè)重要指標(biāo)，會影響成員的舒適性，車輛的安全性以及車輛的動(dòng)力性等。四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)與轉(zhuǎn)向電動(dòng)車的出現(xiàn)為車輛行駛穩(wěn)定性集成控制研究提供了便利的條件，車輛有更多的可控自由度，為集成控制研究提供了契機(jī)，國內(nèi)外學(xué)者對集成控制做了大量的研究，對于提高車輛的行駛穩(wěn)定性都起到了很大的作用。目前，車輛穩(wěn)定性集成控制依然是汽車行業(yè)的熱點(diǎn)話題。

1 國外研究現(xiàn)狀

Roshan等[1]設(shè)計(jì)了四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向、四輪獨(dú)立制動(dòng)集成控制算法。上層基于二自由度車輛模型，采用滑?？刂品椒▽?shí)現(xiàn)對車輛理想質(zhì)心側(cè)偏角和理想橫擺角速度的跟蹤控制;下層采用自適應(yīng)輪胎力優(yōu)化分配算法，在滿足力分配約束條件前提下最大化輪胎附著能力，提高車輛穩(wěn)定性。

Junjie He等[2]基于獨(dú)立設(shè)計(jì)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器（AFS）和動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性控制器（DSC），運(yùn)用滑?？刂评碚撛O(shè)計(jì)了整車集成控制器對各子系統(tǒng)的控制動(dòng)作進(jìn)行協(xié)調(diào)，提出基于規(guī)則的集成控制體系，減小兩子系統(tǒng)之間的功能沖突并最大化二者的功能范圍。

Tin Lun Lam等[3]基于四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)（4WID）四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向（4WIS）電動(dòng)車結(jié)構(gòu)，研究了一種四輪驅(qū)動(dòng)力的協(xié)調(diào)控制方法。

Nagai[4]對4WS和DYC的集成控制研究作出了奠基性的工作，他提出了后輪轉(zhuǎn)向與DYC的集成控制策略。該控制結(jié)構(gòu)的前饋負(fù)責(zé)計(jì)算執(zhí)行器所需的控制輸入（后輪轉(zhuǎn)角和所需橫擺力矩）;而反饋部分則利用LQG或者H∞理論對狀態(tài)誤差進(jìn)行跟蹤。

2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

吉林大學(xué)劉經(jīng)文[5]采用分層結(jié)構(gòu)，上層構(gòu)建了被控系統(tǒng)反饋鎮(zhèn)定矩陣，基于模型預(yù)測控制理論設(shè)計(jì)多目標(biāo)跟蹤集中控制算法求出車體所需的總縱向力、總側(cè)向力、總橫擺力矩，實(shí)現(xiàn)駕駛意圖;下層把四個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角和驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)力矩作為8個(gè)獨(dú)立的控制變量，以最大化四個(gè)輪胎附著裕度為分配目標(biāo)，考慮輪胎垂直載荷、路面附著條件對輪胎附著能力的限制，得到輪胎縱向力、側(cè)向力的優(yōu)化分配結(jié)果。

重慶大學(xué)趙樹恩[6]研究了針對電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向、半主動(dòng)懸架系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的集成控制問題，基于駕駛員意圖和車輛行駛工況辨識，采用車輛底盤多模型遞階控制方法設(shè)計(jì)了集成控制策略。

朱冰等[7]基于多變量頻域控制方法設(shè)計(jì)了主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和主動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)的集成控制策略。

郭建華等[8-9]提出了一種ABS與ASS協(xié)調(diào)控制策略，根據(jù)車輪滑移率調(diào)節(jié)車輪垂向載荷以獲得整車最大制動(dòng)力，此外還研究了基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的AFS與滑移率門限控制的ABS的集成控制算法。

3 結(jié)論

四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)與轉(zhuǎn)向電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向都是獨(dú)立可控的，有更多的可控自由度，為車輛的集成控制提供了便利的條件?？梢詫⒅鲃?dòng)前輪轉(zhuǎn)向（AFS）、主動(dòng)后輪轉(zhuǎn)向（RFS）、四輪轉(zhuǎn)向（4WS）、直接橫擺力矩控制（DYC）、電子穩(wěn)定性控制（ESP）、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）、牽引力控制系統(tǒng)（TCS）等多種功能集為一體，多種功能的集成必將會出現(xiàn)各種沖突，所以集成控制一直都是研究的熱點(diǎn)課題。充分發(fā)揮四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)與轉(zhuǎn)向電動(dòng)車的優(yōu)勢，更大程度上提高車輛的行駛穩(wěn)定性和主動(dòng)安全性。

參考文獻(xiàn)：

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[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：

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[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]劉經(jīng)文.四輪獨(dú)立電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)/轉(zhuǎn)向/制動(dòng)穩(wěn)定性集成控制算法研究[D].吉林大學(xué)，2012.

[6]趙樹恩.基于多模型智能遞階控制的車輛底盤集成控制研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2010.

[7]朱冰，李幼德，趙健，李靜.基于多變量頻域控制方法的車輛底盤集成控制[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2010，41（01）：13-17.

[8]郭建華，李幼德，李靜.汽車防抱死系統(tǒng)與主動(dòng)懸架聯(lián)合控制研究[J].中國機(jī)械工程，2007，18（24）：3014-3018.

[9]郭建華，李靜，李幼德.汽車主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向與防抱死制動(dòng)系統(tǒng)集成控制研究[J].汽車技術(shù)，2007（11）：4-8.

作者簡介：曹天琳（1995-），男，滿族，遼寧鞍山人，碩士研究生，主要研究方向：新能源汽車驅(qū)動(dòng)與驅(qū)動(dòng)控制。