一种基于横摆力矩和主动前轮转向控制的制动稳定性控制方法

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2005.01.029 第27卷第4期 北京科技大学学报 Vol.27 No.4 2005年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2005 一种基于横摆力矩和主动前轮转向控制的 制动稳定性控制方法 晏蔚光”毋茂盛2余达太”李果” 1)北京科技大学信息工程学院，北京1000832)河南师范大学计算机系，新乡453002 摘要提出一种结合横摆力矩控制和主动前轮转向控制的提高紧急制动侧偏稳定性的控 制方法，控制器采用前馈-反馈复合控制，通过最优控制算法求解反馈控制参数，并对稳定性 控制参数和制动力参数进行优化，以缩短制动距离，仿真对比实验证实这种方法在提高制动 稳定性和缩短制动距离方面都有良好的效果， 关键词横摆力矩控制：主动前轮转向：侧偏稳定性：最优控制 分类号TP273;U463.5 汽车制动性能的评价指标包括制动距离和 用优化方法对稳定性控制参数和制动力参数进 制动稳定性等几方面.汽车防抱制动系统(ABS) 行优化，以缩短制动距离，该控制方法增强了 的出现和使用在很大程度上提高了汽车的制动 DYC和4WS对车辆变速运动的适应性，提高了 性能，在一定程度上缩短了制动距离、提高了制 制动综合控制性能 动稳定性.然而，由于ABS控制算法中仅考忠车 轮在其回转面内的滑移情况，没有考虑车轮的侧 1汽车运动模型 滑：同时，尽管多通道ABS控制算法也考虑了汽 忽略空气阻力、滚动阻力、转向系统和悬架 车在对开路面、棋格路面等复杂路况下的制动稳 定性，但是由于AB$控制算法从汽车动力学原理 系统的影响，考虑汽车在水平面内的运动，建立 上没有提出控制汽车侧滑的控制策略，因此并不 汽车的四轮模型，如图1所示，车辆制动时，轮胎 能根本解决汽车制动的侧滑问题. 载荷的变化会降低后轮转向的控制性能，本文采 近年来，在汽车操纵动力学方面提出了多种 用主动前轮转向控制，以提高后轮的制动稳定 性.建立汽车制动的动力学方程如下： 通过制动力矩、车轮转角提高操纵稳定性的方 法，如直接横摆力矩控制(DYC)、四轮转向控制 m(位-y,-E-(E+F)d (1) (4WS)、汽车动力学控制(VDC)等.这些控制方法 m(,+yy=∑F+Fd (2) 基本都是在车辆恒速、变转向角条件下研究运动 I-(F+F+F6l,-(F+F)儿，+M (3) 稳定性问题，对于变车速制动情况很少考虑.如 果将DYC控制和4WS控制直接应用于制动控 制，由于车速降低导致系统状态变化，会使控制 性能恶化，导致制动距离延长或丧失制动稳定 性. 本文提出一种将横摆力矩控制和主动前轮 转向(AFS)控制结合起来的制动稳定控制方法， 在控制结构上采用前馈-反馈复合控制.同时，采 收稿日期：200404-08修回日期：200405-25 基金项目：河南省科技攻关资助项目No.001140118) 图1车辆横摆运动模型 作者简介：晏蔚光(1974一），男，博士研究生 Fig.1 Vehicle movement model

第 卷 第 期 二七 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 恤 一种基于横摆 力矩和 主动前轮转 向控制 的 制动稳定性控制方法 晏蔚光 ” 毋 茂盛 ’， 余 达 太 ” 李 果 ” 北 京 科技大 学 信息 工 程 学 院 ， 北 京 河 南 师 范 大 学计 算机系 ， 新 乡 摘 要 提 出 一 种 结合横 摆 力矩 控 制和 主 动 前 轮 转 向控 制 的提 高紧 急制 动 侧 偏 稳 定 性 的控 制 方 法 控 制 器采用 前馈一 反馈 复合 控制 ， 通 过 最优 控 制 算法 求解 反馈控 制参 数 ， 并对 稳 定 性 控 制 参 数和 制 动 力参 数进行 优化 ， 以缩 短制 动距 离 仿真对 比 实验 证 实这 种 方法在提 高制 动 稳 定 性和 缩 短 制 动 距 离方 面 都有 良好 的效果 关 键 词 横 摆 力矩控 制 主 动 前轮 转 向 侧 偏 稳 定 性 最优 控制 分 类 号 仰 汽 车 制 动 性 能 的评 价 指 标 包 括 制 动 距 离 和 制 动 稳 定性 等几 方 面 汽 车 防抱 制 动 系 统 的 出现 和 使 用 在 很 大 程 度 上 提 高 了汽 车 的制 动 性 能 ， 在 一 定 程 度 上 缩 短 了制 动 距 离 、 提 高 了制 动 稳 定 性 然 而 ， 由于 控 制 算 法 中仅 考 虑 车 轮 在 其 回转 面 内的滑 移情 况 ， 没 有 考 虑 车 轮 的侧 滑 同 时 ， 尽 管 多通 道 控 制 算 法 也 考 虑 了汽 车 在 对 开 路 面 、 棋格路 面 等 复杂路 况 下 的制 动 稳 定性 ， 但 是 由于 控 制 算法 从汽 车动 力学 原理 上 没有 提 出控 制 汽 车侧 滑 的控 制策 略 ， 因此 并不 能根 本 解 决 汽 车 制 动 的侧 滑 问题 近 年 来 ， 在 汽 车 操 纵 动 力 学 方 面提 出 了多种 通 过 制 动 力 矩 、 车 轮 转 角 提 高操 纵 稳 定 性 的方 法 ， 如 直 接 横 摆 力矩 控 制 、 四轮 转 向控 制 、 汽 车 动 力 学 控 制 等 这 些 控 制 方 法 基 本 都 是在 车辆恒 速 、 变 转 向角条 件 下研 究运 动 稳 定 性 问题 ， 对 于 变 车 速 制 动 情 况 很 少 考 虑 如 果 将 控 制 和 控 制 直 接 应 用 于 制 动 控 制 ， 由于 车速 降低 导 致 系 统 状 态 变 化 ， 会 使 控 制 性 能 恶 化 ， 导 致 制 动 距 离 延 长 或 丧 失制 动 稳 定 性 本 文 提 出 一 种 将 横 摆 力 矩 控 制 和 主 动 前 轮 转 ’ 向 人 控 制 结 合 起 来 的制 动 稳 定 控 制 方 法 ， 在控 制 结构 上采 用 前馈一 反馈 复合控 制 同时 ， 采 收 稿 日期 修 回 日期 一 基 金 项 目 河 南省 科技 攻 关 资助 项 目 作 者 简介 晏 蔚 光 一 ， 男 ， 博 士 研 究生 用 优 化 方 法 对 稳 定性 控 制 参 数 和 制 动 力 参 数 进 行 优 化 ， 以缩 短 制 动 距 离 ， 该 控 制 方 法 增 强 了 和 对 车辆 变速 运 动 的适 应 性 ， 提 高 了 制 动 综 合 控 制 性 能 汽 车运 动 模 型 忽 略 空气 阻 力 、 滚 动 阻 力 、 转 向系 统 和 悬 架 系 统 的影 响 ， 考 虑 汽 车 在 水 平 面 内的运 动 ， 建 立 汽 车 的 四轮 模 型 ， 如 图 所 示 车辆 制 动 时 ， 轮胎 载 荷 的变 化 会 降低 后 轮 转 向的控 制 性 能 ， 本文 采 用 主 动 前 轮 转 向控 制 ， 以提 高 后 轮 的制 动 稳 定 性 建 立 汽 车 制 动 的动 力 学 方 程 如 下 一 、、、‘口 动 一蓦凡 一 帆 氏 夕 艺凡十只 咨 了阵帆 七只 、 只 寿一 帆 十只 、 十人了 办， 份 几 ， 刀一 图 车辆横摆 运 动 模型 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2005．04．029

·506· 北京科技大学学报 2005年第4期 其中，F=F.+R,(-F+f。-F.+R,M为各车 Crv+l) Iv 其中，8C+片m,Ca+4+ml 轮的纵向制动力产生的绕过汽车重心z轴的横摆 建立参考模型状态空间方程 力矩，I为惯性矩，w为汽车轮距.当B较小时，有 x=Ao比+Ed (12) Bta-侣长 「001「01 (4) 其中，A。 令由转向盘输入到前轮的转向角为，主动前轮 转向(AFS)控制的修正量为△d,则 22前馈-反馈控制器 68+△d (5) 令ex一x,则 同时，令轮胎侧偏刚度为C,(i=1,2,3,4),并有 e=x-xs=Ae+Bu+(A-Ad)x:+(E-Ea)6'1 (13) Fw=-C,a-1,2,3,4 (6) 由式(13)可知，直接采用反馈控制器无法补 Cr=C]+C2,C;=C3+Ca (7) 偿由非零值引起的系统稳态误差.为此，采用 将式(4)(7)代入方程(2)和(3)，整理得到 前馈-反馈复合校正结构， x=Ax+Bu+Eo' (8) 取前馈控制器和反馈控制器的输出分别为 y=Cx ,,满足关系 C+F. mv, =ur+4 (14) ,E- (C+F)h 并且令 e-Ae+Bus (15) TC+C+m应_Cl-Ch-1 mv. m 则由式(14)(16)得到 A= Cil-C.l CC.P 4=-B'[(A-AxtE-Ea)8]=-(Mx+E8)(16) 「_CtC,+m' C:l-Cl+mv; [Cr+F. 0 Fa+C (Cr+F)v mv: 101 其中，A= B= C= (C+F)业1 01 C.(I+L)+mvl Cu-C.L+mv(r) 方程（⑧）即为车辆侧偏运动的状态空间方程.系 数矩阵A,B,E为车速的函数，状态方程为线性时 -cc 采用最优控制理论求解，取性能指标 变系统.轮胎侧偏力采用简化模型表示四 上∫[e'Qe+uRu.Jdt (17) ca-siea4品.Vi 其中，2R为加权矩阵.采用变分法求解，得到 lak3u 么-(R+R)BBy4R+R+ Fn= CT (9) (R+R)B(Q+Q)e (18) -sga1-a2 系统末端状态为(x. CT 前、后轮侧偏角分别为： a=ae≈B+-d 3制动控制参数优化 (10) a4a≈B-L 汽车制动过程中，制动控制系统在保证制动 稳定性的同时，还要使制动距离尽可能最短，为 2 侧偏稳定控制器设计 此需要对控制器输出参数进行优化.制动控制系 统整体控制框图如图2所示. 2.1车辆参考模型 参数优化性能指标为： 选取四轮转向模型作为参考模型5.期望状 J=v.dt (19) 态变量为： 由纵向运动方程(1)得： A101 xF (11) -[F.-(F,+F)6J+vy. 期望横摆角速度%与转向输入之间的响应函数 采用最优控制求解 为： H-minH-minv.(20) 8品 在侧偏稳定控制器作用下，.(1+y)为v的函

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 其 中 ， ， 胎普 一 一凡 ， 助 各 车 轮 的纵 向制动 力产 生 的绕 过汽 车 重 心 轴 的横 摆 力矩 ， 为惯 性 矩 ， 为汽 车 轮 距 当刀较 小 时 ， 有 其 中 于硫爵孺花沂而示添碗 少初 一 五 二 五 叭 令 由转 向盘输 入 到前轮 的转 向角 为况 ， 主 动 前轮 转 向 控 制 的修 正 量 为△氏 ， 则 占产咨几△挤 同时 ， 令轮 胎侧 偏 刚度 为 ，，， ， 并 有 且‘、气了、 ， 、、产了少 凡 一 氏 污 ， ， ， 十已 ， 二已 已 将 式 卜 代 入 方 程 和 ， 整 理 得 到 、 沪公 旦二竺 】 其 中 ， 一卧 一盟叫蜘… ， 」 月二 建 立 参 考 模 型状 态 空 间方程 局二月丙十虱咨飞 〕 其 中 ， 禹“ ， 石厂 。 卜 】 一 二 】 ’ 】立 】 」 」 前 馈一反 馈 控 制 器 令 一 ， 则 一淘 钊 亡 刀 叼 一击玩 一瓦 斟 由式 可 知 ， 直接 采 用 反馈 控 制 器 无 法 补 偿 由非零 值 升引起 的系 统稳 态 误 差 为此 ， 采用 前 馈一 反馈 复合 校 正 结 构 取 前 馈 控 制 器 和 反 馈 控 制 器 的输 出分 别 为 ’， “ ， 满 足 关 系 玩 并 且 令 必气刁尸十丑 。 则 由式 卜 得 到 产一 一 ’ 一 玩十 一石 占习二 一 专 咨， 认 其 中 ， “ 十 一 十 记 七只 业 认 丑二 。 认 ‘ 全兰达鱼丛 认 方程 即 为车辆 侧 偏运 动 的状 态 空 间方 程 系 数 矩 阵 月 ， ， 为车速 的函 数 ， 状 态方 程 为线 性 时 变 系 统 轮胎 侧 偏 力采 用 简化 模 型 表 示 口， 石 一 人 乙 丝玉工。 一 、 一斋︺︸ 了 一 巨 一 潇司润周币 、。 臀 ，， 一 、 勺压卿，碧 采 用 最优 控 制 理 论 求 解 ， 取 性 能指 标 弄 犷砂卯讹 其 中 ， ， 为 加权矩 阵 采 用 变 分 法 求解 ， 得 到 一 一但碧三〕 凡 “ 二 一 一 ’了 必创 系 统末 端 状 态 为城 钱 前 、 后 轮 侧 偏角 分别 为 。 一 侧 畔 一 、 一氏二，一 冬 侧 偏 稳 定控制 器 设 计 车辆 参 考模 型 选 取 四轮 转 向模 型作 为参 考 模 型 ’， 期望 状 态 变 量 为 阵 〕 工 户 一 为」 为 期 望 横 摆 角 速 度 与 转 向输 入 之 间 的 响 应 函 数 为 卫述兰 二。 王 咨议 ” 制 动 控 制 参数 优 化 汽 车 制动 过 程 中 ， 制 动控 制 系 统在 保 证 制 动 稳 定 性 的 同时 ， 还 要 使制 动 距 离尽 可 能最 短 ， 为 此 需要对 控制 器 输 出参数进 行优 化 制动控 制 系 统 整 体控 制框 图如 图 所 示 参数优 化 性 能指 标 为 弄 丈 、 由纵 向运 动 方程 得 、瑞 一 二 ， 周 十 、 苏 采用 最优 控 制 求解 扩邢 · 、 、 逛镖黔遇 ” 在侧 偏 稳 定控 制器 作 用下 ， 以 切少 为认 的 函

Vol.27 No.4 晏蔚光等：一种基于横摆力矩和主动前轮转向控制的制动稳定性控制方法 507· 数，考虑速度变化可以忽略的短时间范围内，该 况：有转向输入的情况下的紧急制动：由单一路 项可以视为常值，则上述最优控制问题转化为求 面跃变到对开路面的紧急制动，车辆模型参数 解下面极小值问题 为：m=1490kg,-2350kgm,w=1.52m,l-0.98m, 1,=1.59m,h=0.52m,C=74.8 kN.rad-',C,=85.06 kN.rad-. 41转向输入下的紧急制动 前轮侧偏 F, 参数 饱和模型 △6r 车辆以初速度54kmh'制动，路面附着系数 优化 车辆 ABS模型 控制器 为0.4，在0.5s后由方向盘向前轮输入转向角，其 模型 △m △ 函数曲线如图3(a)所示.图3(b)和(c)分别为车辆 前馈 控制器 M+ M、 质心侧偏角、横摆角速度仿真曲线.采用横摆力 △dM+ 矩和四轮转向复合控制的制动距离为55327m, 反馈 控制器 对控制参数优化后，制动距离为54.518m. 由参考模型状态方程可知，系统稳态时， 参考 Civ,+l) 模型 -ClAlrL,)+ml.v. (27) 两侧对y,求导，得： 图2车辆制动稳定性优化控制框图 Fig.2 Schematic of the optimum control of braking-stabitity d史-KK-ml dv,(Kl+mlrv) (28) me三R-(B,+Ra+] (21) 其中，K=C(l+l,). 系统存在下列约束条件： 由式28)可知，当纵向速度在0≤w<流范围 -4F≤F≤0 (22) 内时，y随的增大面增大：当以≥点时，？随的 Fa-2(1)mgh-mi.h-2Exhl 1 增大而减小.图3（©）参考模型仿真曲线即验证了 Fa-2UI)mgl-mv.h2E:h 10 这一点. 其中， 0.12 F-20L)mglrmi.h-2E,h 1 日0.08 云0.04 F.-2(Lomgl-my.h2F,hh 1 (a)转向角输入曲线 0 3 4 5 F.-m2-mv.(p. t/s 当侧偏角的幅值大于某一数值时，侧偏力会 0.02 复合控制模型曲线 出现饱和.在控制器设计中，当前轮侧偏力要求 是0.02 理想模型曲线 大于轮胎侧偏饱和值时，要求控制前轮侧偏角保 0.06 无控制模型曲线 持在饱和点对应的数值.即： (b)质心侧偏角曲线 0.10 0 2 3 4 5 一am≤a,≤Cms (23) tis am-min(la,l,la,) (24) 由式(9)得到 0.8⊙质心横摆角速度曲线 0.6 无控彻棋型曲线 复合控制模型线 a=-ig.2,l2 (25) 0.4 0.2 由式(10)，(21)(25)联立，得到 理想模型由线 0 BL-i-d5Ar≤B+L-d+am 0 2 3 4 26) tis 上述问题为约束优化设计问题.式(21)为目标函 图3转向输入响应仿真曲线 数，式(16)，(22)，(26)为约束条件，由于存在等式 Fig.3 Simulated curves of the response with steer input 和不等式约束，采用混合惩罚函数法求解. 4.2对开路面跃变下的紧急制动 4制动性能仿真实验 车辆以初速度54kmh'制动，路面附着系数 为0.4，在0.5s后跃变到对开路面，左侧路面附着 为了检验控制系统性能，讨论以下两种情 系数为0.4，右侧路面附着系数为0.3.图4为路面

晏蔚 光 等 一 种 基 于 横 摆 力矩 和 主 动 前轮 转 向控 制 的制动 稳 定性控 制方 法 一 数 ， 考 虑速 度 变 化 可 以忽 略 的短 时 间范 围 内 ， 该 项 可 以视 为 常值 ， 则 上 述 最 优 控 制 问题 转 化 为求 解 下 面 极 小值 问题 况 有 转 向输 入 的情 况 下 的紧 急制 动 由单 一 路 面 跃 变 到 对 开 路 面 的紧 急 制 动 车 辆 模 型 参 数 为 ， 介 · ，， ， “ ， ， ， 一 ’ ， · 一 ’ 转 向输 入 下 的 紧 急 制 动 车 辆 以初 速 度 一 ’ 制 动 ， 路 面 附着 系 数 为 ， 在 后 由方 向盘 向前 轮 输 入 转 向角 ， 其 函 数 曲线如 图 所 示 图 和 分 别 为车辆 质 心 侧 偏 角 、 横 摆 角速 度 仿 真 曲线 采 用 横 摆 力 矩 和 四轮 转 向复 合 控 制 的制 动 距 离 为 ， 对 控 制 参 数 优 化 后 ， 制 动 距 离 为 由参 考 模 型 状 态 方 程 可 知 ， 系 统 稳 态 时 ， ， 月、、尹产‘， ‘，、了 ‘ 饱前和轮模侧型偏 凡 参数 ’ 优化 控制器 车辆 口日 古昔 刑 么氏 认 … 反馈 控制器 ‘ 。 爹右 模型 寿十 讨 两侧 对 求 导 ， 得 图 车辆制动稳 定 性 优 化控制框图 肠 立认 侧尤一 讨 刀 亚十 城 其 中 ，犬二 ， 由式 ‘ ，可 知 ， 当 纵 向速 度 在 ‘ 愉 范 围 二 、 ， 、 ， ， ‘ 、 内时 ， 少随 的增 大 而 增 大 当认之 前时 ， 夕随认 的 增 大 而 减 小 图 参 考 模 型 仿 真 曲线 即验 证 了 这 一 点 、少 、 ，‘了、 ，且产、 止 全凡 一 刀不 。 一 ， 命。引」 系 统 存 在 下 列 约 束 条 件 一召式“ 凡 ‘ 其 中 ， 凡命翔闷一 一 二几 粤 尚 、 一 十 凡 黔 塌翔 、 、 ” 一 黔 命与陋 共黔 谊 叱 转 向角输入 曲线 。 一 车 、 少 尸 ，妇 八︸ ︵ ︻习，﹄︶、卜 当侧 偏 角 的幅值 大 于 某 一 数 值 时 ， 侧 偏 力 会 出现 饱 和 在 控 制 器 设 计 中 ， 当前 轮 侧 偏 力 要 求 大 于轮胎侧 偏 饱 和 值 时 ， 要 求 控 制 前轮侧 偏 角保 持 在 饱 和 点对 应 的数 值 即 一 氏 。 ‘ ‘ 二 二 ， 由式 得 到 复合控制模型 曲线 琶一 气 一 一 丫 一 一 一 理想模型 曲线 制模型 曲线 伪 质心侧偏角 曲线 厢而瓦藕痛蔽面厩 产、 勺︸ 丈︸ 、产‘ 了‘ 。 一 帆 ‘ 婚 ， 间 ， 由式 ， 卜 联 立 ， 得 到 无 骂共嘉哭 畔 一‘ 一 。 ‘ △氏‘ 产冬 一 “ ， 上 述 问题 为 约 束优 化 设 计 问题 式 为 目标 函 数 ， 式 ， ， 为 约 束 条 件 ， 由于 存 在 等 式 和 不 等 式 约 束 ， 采 用 混 合 惩 罚 函 数 法 求 解 图 转 向输入 响 应 仿真 曲线 四 初 制 动 性 能仿 真 实 验 为 了检 验 控 制 系 统 性 能 ， 讨 论 以 下 两 种 情 对 开路 面跃 变 下 的紧 急 制 动 车 辆 以初 速 度 一 ’制 动 ， 路 面 附着系数 为 ， 在 后 跃 变 到对 开 路 面 ， 左 侧 路 面 附着 系数 为 ， 右 侧 路 面 附着 系 数 为 图 为路 面

·508· 北京科技大学学报 2005年第4期 跃变情况下的运动状态参数及运动轨迹仿真结 稳定性。 果.由图4（©）可以得出结论，采用复合控制可以 (2)采用前馈-反馈复合控制，可以提高控制 大大降低路面跃变引起的侧向偏移量 器的综合控制能力，其中，前馈控制用于校正转 向角引起的状态误差，消除转向响应的稳态误 理模型曲饯 a)质心侧偏角曲线 ,复合控制模型曲线 差；反馈控制可以校正多种因素引起的状态误 差，对外界横摆力矩引起的误差起主要的修正作 -5 无控制模型曲线 用 10 0 3 (3)理论分析和仿真结果表明，参考模型横摆 t/s 角速度与车速之间为非线性关系，这使制动侧偏 0.06 (b)质心横摆角速度曲线 稳定控制存在一定的不稳定因素.如何修正参考 0.03 无控制模型曲线 模型，使横摆角速度期望值与车速成线性关系， pe)/ 复合控制模曲线 0.01 以及如何提高变速下控制系统的稳定裕度，将是 我想模型曲线 下一步要研究的工作 0.01 2 tis 参考文献 (1]Kihong P,Seung JH,Inho B.Controller design for improving lat- 1.2 (c)质心运动轨迹 eral vehicle dynamic stability.JSAE Rev,2001,22:481 0.8 无控制模型典线 [2]Masato A,Yoshio K,Kazuasa S,et al.Side-slip control to stabi- 0.4 复合控制模型曲线 lize vehicle lateral motion by direct yaw moment.JSAE Rev 0 。 04 厂用地换型自线 2001,22:413 [3]Shinichiro H,Kazuyuki O,Shinya N.Improvement of vehicle 0 10 2030 40 50 X/m handling by nonlinear integrated control of four wheel steering and four wheel torque.JSAE Rev,1999,20:459 图4路面跃变响应仿真曲线 [4]Motoki S,Masao N.Yaw-moment control of electric vehicle for Fig.4 Simulated curves of the step response of road condition improving handling and stability.JSAE Rev,2001,22:473 5结论 [5]MatsumotoN,Tomizuka M.Vehicle lateral velocity and yaw rate control with two independent control inputs.Trans ASME 1992,11412:606 (1)采用横摆力矩和主动前轮转向控制，可以 [6安部正人，汽车的运动与操纵，北京：机械工业出版杜， 改善紧急制动条件下的转向输入响应特性和存 1998.10 在干扰力矩情况下的操纵性能，提高车辆的制动 A method to improve braking stability by the integrated control of yaw-moment control and active front steering YAN Weiguang",WU Maosheng 2,YU Datai,LI Guo 1)Information Engineering School,University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China 2)Department of Computer Science,Henan Normal University,Xinxiang 453002,China ABSTRACT A control system was proposed to improve braking distance and stability by the integrated control of yaw-moment control and active front steering.A compound controller with forward and feedback controllers was presented,and the parameters of the feedback controller were obtained by the optimum control theory.Then the out- put parameters of the controller and braking forces were regulated in order to shorten braking distance.The control method was verified by simulation that stability and braking distance are optimized. KEY WORDS yaw-moment control;active front steering;side-slip stability;optimal control

幼 北 京 科 技 大 学 学 报 弓 年 第 期 跃 变情 况 下 的运 动 状 态 参 数 及 运 动 轨 迹 仿 真 结 果 由 图 可 以得 出结论 ， 采 用 复合 控 制 可 以 大 大 降低 路 面跃 变 引起 的侧 向偏移 量 一 理想模臀 线 复合控制模型 时质 ‘ 哩竺 曲线 泛二赢蕊 一 … ，匕。、曳七︵已 质心横摆角速度曲线 无控制模型曲线 复合控制模型 曲线 、 、 ， 理想模型 曲线 稳 定 性 采 用 前馈一 反馈 复 合 控 制 ， 可 以提 高控 制 器 的综 合控 制 能 力 其 中 ， 前馈控 制用 于校 正 转 向角 引起 的状 态 误 差 ， 消 除 转 向响应 的稳 态 误 差 反 馈 控 制 可 以校 正 多种 因 素 引起 的状 态 误 差 ， 对 外 界横 摆 力矩 引起 的误 差起 主 要 的修正 作 用 理 论分 析和 仿 真结果表 明 ， 参考 模 型横摆 角速 度 与车速之 间为非线 性 关系 ， 这使 制 动侧偏 稳 定控 制存 在 一 定 的不 稳 定 因 素 如何 修 正 参考 模 型 ， 使 横 摆 角速 度 期 望 值 与 车速 成 线 性 关 系 ， 以及 如 何提 高变速 下控 制 系统 的稳 定裕度 ， 将 是 下 一 步 要研 究 的工 作 ︶、︵七入，巴 写 卜 一 一 扣” 心运 住亘理想模 矍 型户线 图 路面 跃 变响应仿 真 曲线 理 甲 ， 伍 加 卿即 ， 伽 如 结 论 采用 横摆 力矩 和 主 动 前轮 转 向控制 ， 可 以 改 善 紧 急 制 动 条 件 下 的转 向输 入 响应特 性 和 存 在 干 扰 力矩 情 况 下 的操纵性 能 ， 提 高车辆 的制 动 参 考 文 献 ， 玫 力五 ， 由 】 门 ， ， ， ‘ ， 一 波 ， ， ， ， 七朗 山 ， ， ， 、 乞 一 胡 ， ， ， 刀水 垅 叩 ， ， 安部正 人 汽 车 的运 动 与 操纵 ， 北 京 机械 工 业 出版社 ， 一 肠 馆 ，，牙 入白 ， ，，， ，， ，， ， 罗 ， ， 别内 ， ， ， 一 附 ， 阴 们 一 一