车辆转向过程稳定性分析与控制 (2010年)
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河
100
仆。。气
4
悄然大学学报(自然科学版)
2010
年第
50
卷第
8
期
3
1/
39
128
去
1285
CN
11-2223/N
JTsinghuaUniv(Sci&
Tech)
,
2010
,
Vo
1.
50
,
No.8
车辆转向过程稳定性分析与控制
李红志，
李亮，
杨财， 宋健，
王伟玉在
(消华大学汽东安会与节能
i
到家重点试骏交.北京
100084)
摘
要:为提升车辆禄定性控制系统
(VDC)
的性能，结合考
虑前轮转角、车速和路面附着，提出…个车辆转向过程中的
稳定性指标。慕于该稳定性指标，得到综合考虑辆动力
性、操控性和稳定性的车迷上限。制定了一种车速控制和
动横
J
罢力矩联合控制的控制策略，同时校制发动机扣矩和主
动横摆力矩
o
实车实验证明了该控制策略在高速、大转向角
时的有效性。
关键词:车辆动力学;转向过程;速度上限;稳定性控制
中图分类号
U
467. 1
文献标志明
A
文章编号
100(}0054(
2010)
0
条
1282
嗣
04
Analysis and control of
vehicle
stability of
passenger cars during steering
LI
地
ngzhi
，
LI
Li
ar
毡，
YANG
Cai, SONG
Jian
, WANG Weiwei
(State
Key
Laboratory
of
Automotive
Sa
fety
and
Energy,
Tsinghua University, Beijing 100084,
Ch
ina)
Abstract:
Vehide
dynamic
control
(VDC)
can
he
improved hy use of
a stability faetor w hich
indude
tbe
steer
angle, velocity, and road
adhesion. A vehicle
upper
speed lim
iL
during
steering
is given
based
on
this
stahility
facto
室
w
hich includes
the
drivahility,
conlrollability, and slabilily. A control algorithm including velocity
control
and active
ya
飞
γmoment
control
, w hich
controls
the
engine
torque
and
active yaw
moment
, has
heen
proved to
he
useful
in
vehicle
tests
al high speeds and
large
steer
w beel angles.
Key words: vehicle dynamics;
steeri
吨
speed
upper
limit;
sta
岛
ility
control
车辆动力学稳定性控制系统(
VDC)
是提高车
辆行驶稳定性的关键装置。车辆高速行驶大幅度转
向过程中，动力学稳定性控制系统主要通过主动横
摆力矩
(A YC)
干颈来提高车辆的稳定性[
]-2J
相平
面法揭示了汽车转向过程中的稳定性特性，但由于
转向输入、车速、路面附着系数等均为连续变量，因
此难以采用该方法获取汽车动力学稳定与非稳定区
间作为控制的假据
[3-4J
盖玉先等
15J
用相平
TIIT
法分
析了车辆的稳定区域并指出随着车速的增大
辆的稳定性区域减小。
Börner
等
[6J
采用速度稳定
性自子作为失稳判据但这个指标基于大量线性
假设，不能反映驾驶员操作及路面捆着系数的
影响。
为了解决极限工况下汽车非线性动力学稳定性
问题，在
AYC
控制的基础上，考虑进一步提高
VDC
性能的控制方法。根据
E
各国附着和用情况，提出一
个综合考虑转向盘转角输入、车速岛国附着系数的
动力学稳定性指标。根据该揭标.提出针对车辆转
向过程稳定性控制的一种控制策略，该方法包括稳
定性目标上眼车速干预和主动横摆力矩控制。实车
试验验证了该控制方法的有效性。
1
转自过程稳定性指标
本文提出的转向过程稳定性指标
ι
适用条件
为:无风、水平、附着系数均匀的路面上，车辆本身
参数确定，轮月台纵向滑移可忽略不计，且不考虑气拔
变化。在这样的理想情况下，车辆稳定，就是说横向
加速度还未达击路面所能提供的最大横向加速度。
车速和转向输入为恒定值的情况亨，横向加速度
队为
α
=
v +
u
便
(1)
其中:令为横摆角速度
u
为车辆质心绝对速度
车辆坐标系
x
轴分量♂为车辆质心绝对速度在车
辆坐标系
y
轴分量的变化梯度。定义参考横向加
速度
αvref
为
矶时工
iJiz
i
&'
iz
IU
L
(1+
Ku
2
)
I
i
81
11.
(1 +
Ku
L
>
0).
(2)
L(l+
Ku
2
)
收稿日期
200S
扣。少
19
基余项目:
1
母家臼然科学茶余资助项日(
50905092)
作者简介:孪生豆，本(
1984-)
，骂(汉)，
i
吗?翻，博士研究生。
通讯作者:宋健，教授，岳
mail:
daesj@ mail.
tsinghua.
edu.
口
1
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