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基于助力轉(zhuǎn)向控制的汽車(chē)響應(yīng)提升

防抱死系統(tǒng)、牽引力控制系統(tǒng)和電控動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展使得通過(guò)控制橫擺力矩來(lái)提升汽車(chē)穩(wěn)定性成為可能。采用以轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角為輸入的前饋控制優(yōu)化策略，改善車(chē)輛響應(yīng)的同時(shí)減小了車(chē)身側(cè)偏角，旨在提升車(chē)輛對(duì)駕駛員的輸入響應(yīng)。將控制策略在14自由度模型上進(jìn)行仿真，分析車(chē)輛響應(yīng)和操控性能。

應(yīng)用簡(jiǎn)化的橫擺動(dòng)力學(xué)模型（式1）進(jìn)行助力轉(zhuǎn)向控制算法的開(kāi)發(fā)和理論分析。在該模型中，忽略車(chē)輪載荷轉(zhuǎn)移和懸架系統(tǒng)影響，采用線性輪胎模型（側(cè)向力和側(cè)偏角成正比）估算側(cè)向力。簡(jiǎn)化模型如圖1所示。

模型數(shù)學(xué)表達(dá)式：

改善了車(chē)輛對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)輸入的響應(yīng)，降低了慣性力矩的影響。提出的控制方法在變線和避免碰撞方面很有意義。汽車(chē)操控性通過(guò)測(cè)量車(chē)輛側(cè)偏角獲得。在基于橫擺力矩的控制算法中，控制力矩和轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度成比例關(guān)系，可提高車(chē)輛的響應(yīng)速度。

通過(guò)仿真對(duì)控制算法進(jìn)行了驗(yàn)證。為測(cè)試傳感器誤差對(duì)橫擺角速度的影響，將步長(zhǎng)為0.1s，信號(hào)與噪聲振幅比為10的白噪聲輸入至轉(zhuǎn)向盤(pán)輸入端。仿真試驗(yàn)結(jié)果表明，開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng)在車(chē)輛線性行駛區(qū)域具有良好的控制效果，對(duì)傳感器精度的要求低于現(xiàn)有穩(wěn)定性控制系統(tǒng)對(duì)車(chē)速傳感器和轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器精度的要求。

Prashanth Kr. Vaddi. SAE 2014-01-0109.

編譯：白洪濤