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42科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N信 息 技 术汽车底盘控制通常是指通过控制汽车的侧向运动、垂向运动和纵向运动来提高汽车的操纵性、乘坐舒适性和牵引／制动性能,对这些运动的控制可以分别通过转向盘、油门、制动踏板来实现,相应的执行量是前轮的转向角及车轮上的驱动力矩或制动力矩,真正起作用的是轮胎的纵向力和侧向力。
本文通过总结汽车底盘控制的的研究成果,分析今后底盘控制技术的发展趋势。
1 汽车电子稳定控制系统ESP(Electronic Stability Program)(如图1)目前,ESP较为成熟的底盘主动安全系统。
上世纪90年代中期,德国Bosch公司推出了车辆动力学控制系统(V DC ),也就是ESP系统。
通常情况下,我们将ES P系统的控制思想称为“直接横摆力矩控制”(DYC:Direct Yaw-moment Control)或者“差动制动控制”(DBC:Differential Braking Control)。
控制原理如图1。
2.1汽车转向的电子控制系统1.2.1 主动前轮转向系统AFS(Active Front Steering)依据驾驶员意图(驾驶员的转向输入),AFS系统通过AFS的执行机构给前轮叠加一个额外的转向角。
此额外的转向角由电子控制单元根据转向盘转角和汽车的一些运动变量计算得出。
电动机、自锁式蜗轮蜗杆和行星齿轮机构等构成了AFS的执行机构。
一般来讲,AFS常被串联在转向盘和转向器之间。
1.2.2 四轮转向系统4WS(4 wheels system)4W S 是出现较早的底盘主动控制思想,低速时可以提高汽车的转向灵便性,高速时可以改善汽车的操纵稳定性,由于4W S 是靠轮胎的侧向力影响汽车姿态的,因而在大侧向加速度工况下,轮胎力的饱和特性将导致控制性能下降,4W S在实节际生产中实施复杂、成本高,阻碍了成品车的市场化[13～15]。
浅谈汽车电子稳定程序系统(ESP)(图)随着现代汽车技术的发展，车辆的主动安全性大大提高。
为了防止车轮抱死，避免车辆在紧急制动时因车轮抱死而失控，1978年博世公司开发了世界首套ABS，并在1985年投产。
据统计在2004年欧洲生产的新车ABS，装备率已达到85%，而欧洲生产协会更保证对2004年7月起生产的新车100%装备ABS系统。
在我国生产的新车中装备ABS系统也达到66%。
由于ABS不能解决车辆在湿滑路面上起步或加速出现的车轮打滑问题，更不能避免车辆发生侧滑。
因此，在ABS的基础上，进一步发展出了牵引力控制系统（TCS）。
在车辆起步或加速时，如果某个车轮出现了打滑现象（车轮速度传感器不断监视着每一个车轮），TCS会迅速干预制动系统和发动机工作，使车辆能够安全地起步或加速（防止车轮打滑，保证车辆具有良好的牵引性能，同时照顾其稳定性和操纵性）。
1995年博世公司又推出了电子稳定程序（Electronic Stability Program，简称ESP 系统）。
实际上ESP系统也是一种牵引力控制系统，但是与其它牵引力控制系统比较，ESP 不但控制驱动轮，而且可控制从动轮。
如后轮驱动汽车出现转向过度时，ESP便会慢刹外侧的前轮来稳定车子，防止后轮失控而发生甩尾现象；在转向过小时，为了校正行驶循迹方向，ESP则会慢刹内侧后轮，从而校正行驶方向。
ESP是一个主动安全系统，通过有选择性的分缸制动及发动机管理系统干预，防止车辆滑移。
ESP判定为出现转向不足将制动内侧后轮，从而稳定车辆。
当ESP判定为出现转向过度，ESP将制动外侧前轮，防止出现甩尾，并减弱过度转向趋势，从而稳定车辆。
如果单独制动某个车轮不足以稳定车辆，ESP将通过降低发动机扭矩输出的方式来制动其它车轮来满足需求。
有ESP系统的与只有ABS的汽车相比，它们之间的差别在于ABS只能被动地做出反应，而ESP则能够控测和分析车况，并纠正驾驶错误，预患于未然。
车辆ESP系统的发展及稳定性研究作者：唐新胜来源：《科学与财富》2014年第03期摘要：ESP是“Electronic Stability Program”的缩写形式，是电子稳定程序，即车辆稳定性控制系统。
是提高汽车安全性的重要系统。
近年来，汽车行驶速度不断加快，道路的行车密度不断增大，因此，车辆的稳定性越来越得到人们的重视，许多交通事故的发生，都是因为车辆稳定性差的原因。
ESP系统就是解决这一问题的重要措施。
它可以大大降低交通事故并提高道路安全。
它整合了防抱死制动系统和牵引力控制系统，能够有效防止汽车在转向时滑移、不稳定的现象，有效提高汽车的安全性。
关键词：ESP系统发展稳定性ESP系统综合了ABS（防抱死制动系统）、ASR（加速防滑控制系统）和BAS（制动辅助系统）三个系统[1]。
这个系统能够通过合理分配轮胎力，通过汽车动力学行为使汽车最大限度的按照驾驶员的意愿行驶，也可以通过调节发动机来控制汽车，使汽车能达到司机的操作意图，能在驾驶过程中，保持车辆的稳定。
ESP系统现在在国外已经批量生产，但在国内仍然处于研究之中。
因此，许多国产车上还没有装备这个系统。
一、ESP系统的发展ESP最早使用是在1987年在奔驰和宝马的汽车上安装了牵引力控制系统，这种控制系统可以针对不同的车施加不同的制动力和牵引力来保持车辆稳定，最初设计并不是为了辅助转向，90年代时，牵引力控制系统的叫TCL，最初是三菱装备了防滑系统[2]，在这之后，系统又不断更新，和现在的ESP大致一样了，它的设计目的是帮助司机在弯道时，车辆能够按照预定路线行驶，车载电脑可以获取车辆运行各部的参数，使电子牵引力控制系统起作用。
表一几种汽车在没有ESP和有ESP的情况下的最大速度表二能够安装ESP的部分汽车品牌和不能安装的部分汽车品牌二、ESP系统的组成ESP系统由电子控制单元（ECU）、轮速传感器、横向或纵向角速度传感器、方向盘转角传感器，横摆角速度传感器和液压系统构成。
ESP工作原理和工作过程ESP是一种车辆动态稳定系统，全称为Electronic Stability Program，它通过传感器监测车辆的运动状态，对车辆进行自动干预，帮助驾驶员保持车辆的稳定性，提高驾驶安全性。
本文将探讨ESP的工作原理和工作过程。
工作原理ESP系统的主要工作原理基于车辆动力学和控制理论。
通过车辆上安装的传感器（如转向传感器、车速传感器、侧倾传感器等），ESP系统能够实时监测车辆的各种参数，如车速、加速度、侧倾角等。
同时，ESP系统还监测驾驶员的方向盘操作，通过这些数据，系统可以判断车辆的运动状态。
当ESP系统检测到车辆出现潜在的失控情况时（如车辆打滑、侧滑等），系统会通过制动系统或调整车辆动力来进行干预，帮助车辆回复稳定状态。
具体干预方式包括有针对性地制动某个车轮、调整发动机输出功率等操作，以恢复车辆的稳定性。
工作过程ESP系统的工作过程可以简单地分为以下几个步骤：1.传感器监测：ESP系统不断地通过各种传感器监测车辆状态，包括车速、车轮转速、侧倾角等参数。
2.数据处理与分析：ESP系统对传感器获取的数据进行处理和分析，判断车辆是否出现失控情况。
3.干预决策：当系统确定车辆存在失控风险时，ESP系统会根据预设的算法和逻辑，制定相应的干预措施。
4.实施干预：系统会通过制动系统或调整车辆动力等方式，对车辆进行干预，恢复稳定状态。
5.监测反馈：ESP系统持续监测车辆状态，确保车辆恢复稳定后，逐渐减少干预措施，让驾驶员重新掌控车辆。
在车辆行驶过程中，ESP系统不断重复以上过程，保障车辆在各种路况下保持稳定性，确保驾驶安全。
结语ESP作为一种重要的车辆安全系统，通过其精确的传感器监测和高效的干预机制，为驾驶员提供了额外的安全保障。
了解ESP的工作原理和工作过程不仅可以帮助驾驶者更好地理解车辆的运动控制，还有助于提高行车安全意识，降低交通事故发生概率。
希望本文能够带给您更多有关ESP系统的了解和认识。
汽车电子稳定程序（ESP）的原理与调节随着汽车工业的不断发展，汽车电子系统也得到了迅猛的发展。
汽车电子稳定程序（ESP）作为一种先进的汽车安全控制系统，被广泛应用于现代汽车中。
本文将介绍ESP的工作原理以及调节方法。
一、ESP的原理ESP系统采用了多个传感器，如陀螺仪、方向盘传感器、车速传感器等，以监控车辆行驶状态和驾驶员的操作。
当系统探测到车辆出现可能导致失控的情况时，ESP系统会通过电子控制单元（ECU）对刹车系统进行控制，有效减少车辆的滑动、侧滑和悬挂摇摆等情况。
ESP系统主要基于两个核心原理：车辆动力学和刹车力矩分配。
1. 车辆动力学原理车辆动力学原理是ESP系统最基本的原理之一。
该原理通过传感器监测车辆的侧偏角、滚转角等参数，以实时掌握车辆的状态。
当车辆发生侧滑或滚动时，ESP系统通过控制刹车来实现对车辆的稳定控制。
2. 刹车力矩分配原理ESP系统利用车辆动力学原理，通过刹车力矩的分配来实现对车辆的稳定。
基于传感器的反馈信息，ESP系统可以感知到每个车轮的速度差异，并根据差异大小和方向，通过调节每个车轮的刹车力矩来消除车辆的侧滑和滑动。
二、ESP的调节方法ESP系统的调节对于确保系统的准确性和性能至关重要。
通过合理的调节，ESP系统能够更好地适应各种路况和驾驶风格。
以下是ESP 系统的常见调节方法：1. 系统灵敏度调节系统灵敏度调节是根据驾驶员的需求来调整ESP系统的响应速度和干预水平。
一般来说，ESP系统的响应速度越快，干预水平越高，车辆的安全性就越高。
但是，过于敏感的系统可能会导致过多的干预，影响驾驶员的操控感受。
因此，根据不同的驾驶环境和驾驶风格，可以调整ESP系统的灵敏度，以平衡安全性和驾驶的舒适性。
2. 刹车力矩分配调节通过调节刹车力矩分配，可以实现对车辆侧滑和滑动的控制。
根据车辆的情况和驾驶者的需求，ESP系统可以主动调整每个车轮的刹车力矩，以保持车辆的稳定性。
一般来说，当车辆发生侧滑或失控时，ESP系统会增加受控轮的刹车力矩，减少侧滑或滑动的发生。
汽车ESP控制系统工作原理及发展姓名：xxx 学号：xxx（北京理工大学机械与车辆学院车辆工程，北京 100081）摘要：汽车电子稳定程序控制系统是一种新型主动安全性控制系统，是继汽车防抱死制动系统和牵引力控制系统发展起来的。
该系统基于汽车翻转角速度、横向线加速度和偏转力矩等的测量值，不但能够纠正诸如翻转或者打滑等各种汽车不稳定行驶状态，而且能够显著提高汽车线内行驶的稳定性，缩短在弯道或湿滑路面上紧急制动时的制动距离，防止出现危险状况，从而更有效、更显著地提高汽车的操纵稳定性和行驶安全性。
本文介绍汽车电子稳定系统的工作原理、组成部件及其功能以及其发展。
1.ESP的发展及其现状随着电子技术的发展，利用控制技术提高汽车的行使安全性一直是汽车领域的研究热点。
早在1936 年德国博世（Bosch）公司就第一个获得了用电磁式车轮轮速传感器获取车轮的ABS 专利。
直到上世纪60 年代末和70 年代初，美国三大汽车公司才分别推出了装有ABS 的高级轿车，但由于受当时技术条件的限制，ABS采用了模拟计算机与真空作用的压力调节器，在控制精度和可靠性上出现了很多问题，美国汽车制造厂家不得不在70 年代终止了ABS 轿车的生产。
随着数字计算机和调节器的发展，ABS 的性能和抗干扰能力不断增强，ABS 在欧洲又重新兴起。
在上世纪80 年代中后期和90 年代，ABS 在世界范围内得到了广泛地推广和应用，成为在汽车上应用最成功的电子控制产品之一，大大改善了汽车在制动时的稳定性。
在90 年代中期以后，主要汽车生产厂家生产的轿车几乎全部配备ABS，使得ABS 成为了现代汽车的标准装备。
汽车驱动防滑控制系统（ASR）是伴随着ABS 产品化发展起来的，实质上它是ABS 基本思想在驱动领域的发展和推广。
ASR 的专利在70 年代开始出现。
但直到1985 年才有瑞典VOLVO 汽车公司把这项技术转化为产品，开发了一种称为ETC 的电子牵引力控制系统并安装在V olvo760 Turbo 汽车上，该系统仅通过调节燃油供给量调节发动机的输出力矩来控制驱动轮滑转，但未采用对制动系统的控制。
在汽车参数化中ESP系统的发展Hansung Lee, Kihong Park, Taehun Hwang, Keunje Noh1, Seung-Jin HeoJay Il Jeong, Seongho Choi, Byunghak Kwakand Sewoong Kim.(手稿收到时间2008年12月24日，修改稿收到时间2009年3月16日，收录于2009年3月16日)摘要在这项研究里，增强的横向稳定性控制系统被用于车辆的开发。
这项系统包括车辆参数估计系统和一个增强的ESP控制逻辑系统。
车辆参数估量系统是通过参考纵向动态的部件之间的物理位置关系来工作的。
增强型的ESP逻辑被成功设计，使得控制器能更好的适应车辆参数的变化，所有的系统部件在一个模拟环境中测试，当然车辆质量估计算法还要测实地测量。
结果表明设计的ESP系统可使车辆侧向极限稳定性大大提高。
关键词ESP(Electronic Stability Program)负载的自适控制最优化参数估计1 简介ESP（车身电子稳定系统）是一种电控底盘系统，它的目的就是在汽车进行临界转弯时维持汽车的横向稳定性。
在逻辑控制开始时ESP计算参考横摆角速度并作为以后的目标并使用横向汽车模型。
但是汽车参数的模型可以随着乘客和和负载的变化而剧烈的发生变化。
对于某些汽车总质量发生的变化有可能比整车的质量还要大。
因此拥有智能逻辑控制的ESP在汽车参数发生变化时就显得尤为重要，否则有可能在汽车转弯时使情况变得更糟。
之前，在许多在参数化领域的研究中，大部分都采用了递归最小二乘法，在汽车进行短暂的运动中这种不受约束的线性最小二乘法是比较可信的。
但是由于可能拥有不唯一的最优解决方案，可能使在大量的数学问题中提取物理参数这一过程变得困难。
博世最近做的一些研究表明通过对汽车质量的估计，ESP可以极大的提高制动效能和制动稳定性。
在这项研究中，一种增强型的ESP 被开发并用于乘用车中。
这种系统包含有两部分：汽车的参数估量部分和增强的ESP 控制逻辑。
车辆参数估量系统是通过参考纵向动态的部件之间的物理位置关系来工作的。
这种增强型的ESP 控制在设计的过程中运用的比例—积分—微分技术（PID ），用来检测车辆的参数在一定合适范围内，并通过最轨迹优化的方法做出了一个PID 的查询表。
所有的系统中的元件都在一个一个模拟的环境中得到验证。
其中CarSim 模型代替了实车进行测试。
但是汽车质量估测算法只能在适当的修改后进行测试，所以它只能够在信号传感器安装的实车中进行。
2 基于模型的质量估算汽车质量估计算法首先开发应用在动力总成上，如图。
这个模型包括发动机，液力变矩器，变速器，主减速器，车轮，它们之间的等量关系满足：EOUT T =E E EIN J T ϖ-(1)在这个发动机模型（1）中，EIN T (EOUT T )是发动机的输入输出扭矩，e ω是发动机的转速，E J 是转动惯量。
液力变矩器是根据查表得到它的特性曲线的。
在这个变速模型（2）中，TOUT TMIN T T 是变速器的输出扭矩，tm ω是角速度，TM J 是旋转惯量，tm i 是传动比。
在后桥的模型（3）中，)(FDO UT FDIN T T 是后桥的输出转矩，FD I 是传动比。
在模型（4）中，W F 是轮胎的摩擦阻力，f r 是车轮有效半径，W J 是轮胎的转动惯量。
x a 是车轮的纵向加速度。
一旦轮胎的摩擦力确定，那么汽车的质量M 就可以通过以下的等式来确定：AeroRolling W x R R F ma --=在上式中，RollingR 是滚动阻力，Aero R 是气动阻力，它们在这个研究中是由经验算法得到的，如图表2。
在图表中可以看出不同速度下各个阻力的大小，表明在低速时滚动阻力占据主导地位，并且趋向于常数。
这节的中基于模型的质量估算方法用的是CarSim 汽车模型，最大估计误差在百分之二以内。
3 信号传感器中的质量估算这节介绍另外一种质量估算方法，它是基于之前的算法，但是经过修改简化应用于实车中。
在CarSim 汽车模型中（在第二章应用的）在传动系中摩擦造成损耗被忽略，而且转动惯量并没有精确的估算，为了改善在实车中的质量估算的准确性，这些部件首先应用于汽车测试中。
当汽车在定速巡航时候，一个小开度的节气门（产生的动力）就能抵挡住所有的汽车阻力。
折可以用下面的式子表示：affFD tm TC Eout Totalr i i R T R =（6）在（6）式中，TC T 是从液力变矩器或得的转矩，total T 是总的阻力，它包括滚动阻力，空气阻力，和传动系损失的摩擦力。
运用这个等式，在不同档位时摩擦损失就可以被发现。
一旦传动系中的摩擦损失被计算出来，那么传动系的转动惯量就可以从一个恒加速度测试中通过（7）式测算出来。
T代表传动系惯量的等效转矩。
在这个式子中I表1 ——质量估算运算条件。
表2——实际估算测量数据。
图表3——测试的估算质量。
这章的质量估测算法需要一些特定的车辆瞬态的纵向动力学，所以在适当的时间进行质量估测成为这个算法中最关键的问题。
表1列出了进行这种算法需要的条件。
图表3展示了由是啊眼得出的质量估算结果。
汽车的货箱当载有300kg的负载时，从节气门静止状态施加一个阶跃加速输入，在这项测试中，最大的纵向加速度大约为0.2g。
在图3中，阴影部分的面积是满足表1时的结果。
表2给出了其他不同负载的质量估算结果。
表2表明这章的质量估算法在质量大范围变化是提供了一个相当可靠运算结果。
这可以从估算误差中看出来，最大误差也没有超过1.5% 。
4 增强的ESP系统图4展现了在这个研究中增强型ESP的配置，当需要估测的质量变化超过一定的范围时，用于计算目标横摆率为ESP参考的汽车模型是依据质量和速度而不断更新的，而且ESP控制增益也随着PID查询表不断更新。
图表4——增强型ESP的配置图图表5——PID增益的轨迹优化为了确定特征速度和PID控制对不同车辆重量的增益，制作了离线的轨迹优化表。
图5显示了找到最佳的PID增益框图通过轨迹优化的车辆质量的不同值的ESP逻辑。
不同的车辆质量特征速度也发现相似，所以CarSim模型和2DOF自行车模型之间的稳态横摆角速度误差被降低。
5 模拟结果在这一章节中给出了在研究中增强型的ESP的仿真分析结果，在摩擦系数为0.9的道路上进行双移线试验，车速保持在80km/h，方向盘的转角在 120度内。
在进行性能验证时，将增强型的ESP系统和普通的ESP系统不带有自适控制的进行对比。
图表6展示了普通的没有装配LAC和额外负载的ESP的仿真结果，表明了该控制器能敏捷的捕捉到横摆角速度的变化。
图表7展示了一个没有装配有LAC的ESP系统但具有500kg负载时车辆的轨迹。
结果表明汽车不能变换车道，这是由于参考额定横摆角速度和控制器增益是在车辆没有任何负载的条件下的模型。
从图表8中可以看出，装配有增强型ESP系统并且载有500kg的负载时，汽车可以在规定的横摆角度下进行换道，并且没有出现侧向失稳的现象。
图表6——无负载和无LAC下的ESP图7——没有装配LAC且具有500kg负载的ESP（a）横摆角速度（b）轨迹曲线图——（8）增强型的ESP并且载有500kg负载6 结论本文主要讲述开发了一个增强的横向稳定系统，这个系统主要包括;车辆参数估测部分，一个增强型的ESP控制逻辑部分。
汽车参数估测部分主要是在汽车纵向动力学中物理关系的进行估测，增强的ESP逻辑被开发使得控制器能够更好的察觉到汽车参数的变化。
所有的系统部件都在模拟的环境下进行测试，当然质量估测算法也进行了实地的测量，试验结果表明在设计的ESP系统下汽车的横向极限稳定性得到较大的提高。
7 感谢这项工作得到了韩国国民大学研究机构的大力支持，也得到了韩国万都集团的大力支持。
8 参考文献[1] S. J. Lee, K. Park and T. H. Hwang, J. H. Hwang, Y.C. Jung, and Y. J. Kim, Development of hardwarein-the-loop simulation system as a testbench for ESP unit, International Journal of Automotive Technology, 8 (2) (2007) 203-209.[2] K. Huh, S. Lim and J. Jung, Vehicle mass estimator for adaptive roll stability control, SAE Technical papers, (2007) 04-16-2007.[3] A. Vahidi, A. Stefanopoulou, and H. Peng, Recursive least squares with forgetting for online estimationof vehicle mass and road grade: theroy and experiments, Vehicle System Dynamics, 43 (1) (2005) 31-55.[4] E. Liebemann, T. Fuhrer and P. Kroger, Light commercial vehicles - challenges for vehicle stabilitycontrol, Proc. of International Technical Conference on the Enhanced Safety of Vehicles, Lyon, France, (2007) 07-0269.作者简介：1986年毕业于首尔国立大学，并获得机械设计及其制造学士学位，1990年获得康奈尔大学机械硕士学位，1994年或得康奈尔大学博士学位。
现在就职于汉城韩国国民大学机械与汽车工程学院，博士生导师，主要研究方向在智能车辆和底盘控制设计。
