【原创 Carsim Simulink 联合仿真-基于 LQR 模糊 PID 滑模控制的横摆稳定性控制系统】
一、引言
在汽车行驶过程中，横摆稳定性一直是一个重要的研究和开发领域。横摆稳定性控制系统的设计可以
有效提升汽车的操控性能和安全性。本文将介绍一种基于 Carsim Simulink 联合仿真的横摆稳定性
控制系统，该系统综合了 LQR、模糊 PID 和滑模控制等多种方法，通过对车辆横摆力矩与车辆状态偏
差之间的动力学关系进行建模，实现了对汽车横摆稳定性的控制。
二、系统设计
1. 控制目标
本文的横摆稳定性控制系统的控制目标是基于线性二自由度车辆操纵特性模型来实现车辆的横摆稳定
性控制。为了达到这一目标，我们采用了综合跟踪理想横摆角速度和抑制质心侧偏角的方法。
2. 速度跟踪模块
为了实现对横摆稳定性的控制，我们首先设计了速度跟踪模块。该模块采用了前馈加反馈的 PID 控制
架构，通过对期望横摆角速度和实际横摆角速度的比较，实现对速度的跟踪控制。
3. 横摆力矩决策
在速度跟踪模块的基础上，我们设计了三种不同的横摆力矩决策方案。第一种方案采用了线性二次型
调节器(LQR)方法，通过综合跟踪期望横摆角速度和抑制质心侧偏角，生成附加横摆力矩。第二种方
案采用了模糊 PID 控制方法，通过计算理想横摆角速度与实际横摆角速度之间的差值，生成附加横摆
力矩。第三种方案采用了滑模控制方法，通过对车辆状态偏差进行分析和处理，生成附加横摆力矩。
这三种方案可以根据实际需要进行选择和调整，以实现最佳的横摆稳定性控制效果。
4. 力矩分配
在横摆力矩决策的基础上，我们设计了力矩分配模块，用于对速度跟踪模块输出的需求总力矩和横摆
力矩控制模块输出的横摆力矩进行分配。该模块采用了基于规则和基于二次规划的转矩分配方法，通
过对各种力矩的分析和处理，实现对汽车稳定性的控制。
三、实验结果与讨论
我们使用 Carsim 和 Simulink 进行联合仿真，对设计的横摆稳定性控制系统进行了验证和评估。通
过对不同路况和工况下的横摆稳定性进行测试，我们发现该控制系统能够有效提升汽车的操控性能和
稳定性。实验结果表明，采用 LQR、模糊 PID 和滑模控制等多种方法相结合的方式，能够更好地实现
对车辆横摆稳定性的控制，提高操控性能和安全性。
四、结论
本文基于 Carsim Simulink 联合仿真，设计了一种综合了 LQR、模糊 PID 和滑模控制等多种方法
的横摆稳定性控制系统。通过对车辆横摆力矩与车辆状态偏差之间的动力学关系进行建模，实现了对
