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自从20世纪80年代以来,为了提高汽车性能,人们开发了各种各样的底盘主动控制系统。
这些系统按汽车运动方向可以分为3类:纵向的制动和驱动控制、横向的转向和横摆力矩控制以及垂直的悬架控制。
目前汽车底盘的电子控制系统几乎毫无例外地围绕某一功能来开发,并通过轮胎与地面间的接触力产生作用。
由于汽车各个方向的运动并非独立,而是相互联系,相互影响,因此具有以下特征: ( 1)各个控制系统的控制目标不一致,如主动悬架的主要控制目标是舒适性,四轮转向的主要控制目标是操纵稳定性,将两者集成时会由于控制目标不一致而冲突; ( 2)各个控制系统对执行器的控制存在干涉,如制动器同时受到驾驶员、防抱死系统ABS和电子稳定程序ESP 等的控制; (3)同一控制目制可以由多个控制系统完成,如转向时的操纵稳定性可以由主动前轮转向AFS、主动后轮转向ARS和ESP等来实现。
此外还存在基于反馈的控制存在时间和相位的滞后,系统的冗余度较大,尤其是传感器冗余。
底盘集成控制是当前底盘的研发热点,因为它有着传统控制无法比拟的优点,具体如下。
(1) 消除各系统间的冲突如四轮转向可以改变汽车的横向运动,同样通过制动力控制也可以改变汽车的横向运动,集成控制能实现两个系统各自以合适的幅度向同一个方向作用,消除可能存在的冲突。
(2) 改善车辆性能如在装有ABS的车辆上若安装形式为“高选择”,则在分离附着系数路面上会产生横摆力矩,导致车辆失稳;若安装形式为“低选择”,又没有充分利用路面附着系数,导致制动距离延长。
通过ABS和4WS的集成控制既能充分利用路面附着系数,缩短制动距离,又能保证车辆稳定性。
(3) 减少传感器很多控制系统所需要的传感器信号是相同的,可以通过集成实现传感器共享,还可以充分利用状态估计等方法来估计一些车辆的状态参数,减少传感器的数量,降低控制系统的成本。
(4) 降低系统复杂性。
随着底盘电控系统数量的不断增加,控制器、传感器和执行器都大大增多,造成电子线路复杂,布局混乱,成本上升,还造成检修和维护的困难。
汽车动力学综合控制四轮分布转向和四轮分布式牵引/制动系统在这篇文章中，车辆动态综合控制算法使用一个在线的非线性优化方法，提出了4轮分布式转向和4轮分布式牵引/制动系统。
这分派算法减少每个轮胎的工作负荷，都控制在一样的大小。
该递归算法的全局最优解收敛可以由凸面的延展性证明。
这意味着，车辆动力学极限性能，综合控制的理论得到澄清。
此外，这款车动力的4轮转向分布式和4轮分布式牵引控制效果/制动模拟证明是比较了各种制动器组合系统。
本文的目的是阐明车辆动力学理论极限的性能和牵引转向/制动系统集成控制。
这对改善车辆极限性能，估计轮胎特性是很重要的。
自动回正力矩（SAT）的特点，具有低饱和转向侧向加速度运动的侧向力比多。
因此，发展了轮胎的特征估计算法，即每个车轮摩擦圈，使用SAT和侧向力之间的关系，1,2]。
虽然这些方法可以适用于纯侧向滑移运动，我们已明确用刷子模型[3，4]阐明了轮胎抓地力和SAT（综合考虑了横向和纵向滑移）的关系。
此外，还提出了轮胎抓地力（综合考虑了横向和纵向滑移）的估计模型。
Mokhiamar和Abe[6]提出了4轮分布式转向和4 轮分布式牵引/制动系统的汽车动力学综合控制算法，该算法减少了四轮工作负荷。
然而，算法没有考虑到关于约束每个轮胎摩擦圆，因此，该算法并不保证所有车轮的轮胎摩擦圈的力。
在这篇文章中，基于每个车轮的摩擦圈提出了四轮分布式转向和四轮分布式牵引/制动的车辆动力学综合控制方法。
分层控制结构被用于车辆动态控制[7]。
第一层计算目标为力和时间，实现对应驾驶员踏板和方向盘角输入的理想汽车运动。
在第二层目标合力和汽车运动的时间分配到基于每个车轮的摩擦圈的目标轮胎力。
最后一层控制每个轮胎运动，实现目标的力。
每个轮胎的抓地力从SAT和各轮胎独立的纵向和横向力估计。
通过使用每个轮胎的抓地力，每个轮胎的摩擦圆半径可估计。
在分层控制的第二层，每个轮胎的受力大小方向的通过计算每个轮胎的摩擦圆的半径而获得。
汽车底盘悬挂系统的主动与半主动控制汽车底盘悬挂系统是汽车重要的组成部分，负责支撑和缓解车身震动，保证车辆稳定性和乘坐舒适性。
随着科技的不断进步，汽车底盘悬挂系统的控制方式也在不断创新，主动和半主动控制成为了现代汽车悬挂系统的重要发展方向。
主动悬挂系统是指通过传感器实时监测路面情况和车辆动态，通过悬挂系统的控制单元主动调节悬挂刚度、减震力度等参数，以优化车辆的悬挂性能。
主动悬挂系统可以根据不同路况和行驶状态主动作出调整，提高车辆的操控性和舒适性。
采用主动悬挂系统的车辆可以更好地适应复杂路况，减少车身的侧倾和颠簸感，提升行驶平稳性。
主动悬挂系统的工作原理是利用电液控制技术，实现悬挂系统的快速响应和精准控制，从而提升车辆悬挂性能。
半主动悬挂系统是介于传统被动悬挂系统和主动悬挂系统之间的一种系统。
半主动悬挂系统同样可以根据路况和行驶状态调节悬挂参数，但是其调节范围和速度相对主动悬挂系统较小，无法实现完全主动的悬挂调节。
半主动悬挂系统采用电磁阻尼器、气压悬挂等技术，通过主动改变阻尼力和气压来调节悬挂刚度和减震效果，提高车辆悬挂性能。
半主动悬挂系统的优点在于成本较低、结构简单，对悬挂系统的改造和升级相对容易，因此在许多中高端车型中得到了广泛应用。
综上所述，主动和半主动悬挂系统在汽车底盘悬挂领域具有重要的应用前景。
随着汽车科技的不断发展，悬挂系统的控制技术将会越来越智能化和高效化，为驾驶员提供更加舒适和安全的驾驶体验，推动汽车行业向着智能化和高端化方向发展。
汽车底盘悬挂系统的主动与半主动控制必将成为未来汽车发展的一个重要趋势。
第29卷第6期 2006年6月合肥工业大学学报(自然科学版)J OU RNAL OF H EFEI UN IV ERSIT Y OF TECHNOLO GYVol.29No.6 J un.2006 收稿日期:2006202221作者简介:杨柳青(1971-),男,安徽巢湖人,合肥工业大学硕士生;陈无畏(1951-),男,湖南攸县人,博士,合肥工业大学教授,博士生导师.汽车主动悬架与ABS 系统联合控制研究杨柳青, 陈无畏, 初长宝(合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥 230009)摘 要:文章建立了7自由度的半车模型、液压制动模型及白噪声路面模型,基于实用的PID 控制器,将汽车主动悬架与ABS 系统进行了联合控制。
悬架控制系统既以改善悬架性能为调节目标,又以车轮滑移率在最优时车轮法向反力达最优为调节目标;ABS 系统以车轮滑移率达最优,制动性能提高为调节目标。
仿真实验表明,在联合控制情况下,汽车悬架的性能指标、制动性能较之两系统单独控制的情况均有明显改善与提高。
关键词:主动悬架;防抱制动系统;联合控制;PID 控制器中图分类号:U463.33;U463.5;TP373.3 文献标识码:A 文章编号:100325060(2006)0620767205R esearch on the conjoint control of the vehicle ’s active suspension and anti 2lock braking systemYAN G Liu 2qing , C H EN Wu 2wei , C HU Chang 2bao(School of Machinery and Automobile Engineering ,Hefei University of Technology ,Hefei 230009,China )Abstract :In t he paper ,t he semi 2vehicle model of seven degrees of f reedom ,t he hydraulic braking model and t he white 2noise road surface model are founded ,and based on t he practical PID cont roller ,t he con 2joint co nt rol of t he vehicle ’s active 2suspension and anti 2lock braking system (ABS )is achieved.The adjusting of t he suspension cont rol system aims at imp roving suspension performance as well as get 2ting t he optimal normal counter force of t he wheel as t he sliding rate of t he wheel is at it s best.The adjusting of t he ABS aims at getting t he optimal sliding rate of t he wheel and advancing braking per 2formance.Simulation experiment s show t hat under t he conjoint cont rol ,bot h t he suspension perform 2ance indexes and t he braking performance of t he vehicle have evident improvement s in compariso n wit h t he single control of t he two systems.K ey w ords :active suspension ;anti 2lock braking sysgem ;conjoint cont rol ;PID conlroller0 引 言汽车由多个系统组成,而且各系统相互协作、相互影响,因而整车性能的提高依赖于各系统的协调工作。
