厚勢(shì)按揚(yáng)州電液推桿廠家：本文對(duì)帶有線控制動(dòng)系統(tǒng)（Brake By Wire，BBW）的車輛進(jìn)行研究，提出了一種橫擺穩(wěn)定性優(yōu)化控制策略。以二自由度單軌車輛模型為參考模型，利用比例-積分（Proportiona-Integral，PI）控制算法求出附加橫擺力矩。

由所計(jì)算出的車輛附加橫擺力矩、方向盤轉(zhuǎn)角來識(shí)別駕駛員轉(zhuǎn)向意圖和車輛實(shí)際行駛特性，通過廣義逆法和數(shù)學(xué)歸劃法相結(jié)合的方法將附加橫擺力矩分配到作用車輪上，由線控制動(dòng)系統(tǒng)采用主缸定頻調(diào)壓法對(duì)各輪缸的目標(biāo)液壓力進(jìn)行跟蹤控制。

硬件在環(huán)試驗(yàn)結(jié)果表明，該控制策略能夠有效地保證車輛在高附和低附路面工況下的橫擺穩(wěn)定性。

本文來自 2017 年 5 月出版的《同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》，作者是同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院與同濟(jì)大學(xué)智能型新能源汽車協(xié)同創(chuàng)新中心的韓偉博士、熊璐教授、侯一萌和余卓平教授。

隨著汽車電控系統(tǒng)的增多以及底盤集成化趨勢(shì)的發(fā)展，傳統(tǒng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)受限于其自身硬件結(jié)構(gòu)，已經(jīng)無法滿足制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的需求，并制約了車輛制動(dòng)性能的進(jìn)一步提高口 [1]。同時(shí)，新能源汽車，特別是純電動(dòng)汽車的推廣和普及，也對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)提出了新的需求。結(jié)合線控技術(shù)和汽車制動(dòng)系統(tǒng)而形成的線控制動(dòng)系統(tǒng)較好地滿足了現(xiàn)代汽車對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的新需求，將逐漸取代現(xiàn)有的液壓制動(dòng)系統(tǒng)，成為未來汽車制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)揚(yáng)州電液推桿廠家[1]。本文所研究的內(nèi)容及相關(guān)試驗(yàn)研究是在文獻(xiàn) [2] 中設(shè)計(jì)的線控制動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。

傳統(tǒng)車輛橫擺穩(wěn)定性控制（Yaw Stability Control，YSC）的實(shí)現(xiàn)多采用分層結(jié)構(gòu)：

• 上層為運(yùn)動(dòng)跟蹤層，主要包括參考模型的選取和橫擺力矩控制器的設(shè)計(jì)；

• 下層為轉(zhuǎn)矩分配層，根據(jù)系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)和約束將所需橫擺力矩合理分配給各執(zhí)行器[3]。

運(yùn)動(dòng)跟蹤層中建立的參考模型根據(jù)駕駛員方向盤輸入信號(hào)并結(jié)合車輛狀態(tài)信息得到控制變量的參考目標(biāo)值，一般選取橫擺角速度或質(zhì)心側(cè)偏角作為控制變量[4]。

文獻(xiàn) [5-6] 采用的線性二自由度車輛模型是多數(shù)駕駛員熟悉的車輛特性，反映了車輛線性區(qū)域的響應(yīng)。由線性二自由度車輛模型得到的理想的橫擺角速度及質(zhì)心側(cè)偏角對(duì)前輪轉(zhuǎn)角均是二階系統(tǒng)的傳遞特性[7]。

文獻(xiàn) [8] 同樣采用線性二自由度車輛模型，并利用一階系統(tǒng)替代復(fù)雜的車輛動(dòng)力學(xué)方程，從而達(dá)到簡(jiǎn)化參考模型的目的。文獻(xiàn) [9] 則不考慮參考模型動(dòng)態(tài)響應(yīng)，只用橫擺角速度穩(wěn)態(tài)響應(yīng)設(shè)計(jì)參考模型。在控制算法方面，根據(jù)理想車輛參考模型給出的結(jié)果，結(jié)合車輛駕駛員的當(dāng)前操作狀態(tài)和實(shí)際車輛狀態(tài)，計(jì)算出要實(shí)現(xiàn)車輛理想狀態(tài)需補(bǔ)償給車輛的橫擺力矩。揚(yáng)州電液推桿廠家

文獻(xiàn) [10-11] 采用比例一積分（Proportional-Integral，PI）控制，控制器設(shè)計(jì)關(guān)鍵是 PI 參數(shù)的選取。文獻(xiàn) [12-13] 利用最優(yōu)控制方法實(shí)現(xiàn)反饋控制，設(shè)計(jì)線性最優(yōu)二次型調(diào)節(jié)器（LQR），設(shè)定目標(biāo)函數(shù)并使之達(dá)到最小。

下層轉(zhuǎn)矩分配方法總體上可分為線性控制分配 [14-18]、非線性控制分配 [19-21]、動(dòng)態(tài)控制分配 [14-15, 22]。其中，

• 線性控制分配是指執(zhí)行器的輸出與廣義力的需求之間是線性關(guān)系，主要包括直接分配（direct allocation）[14]、鏈?zhǔn)竭f增法（daisy chaining）[15-16|、廣義逆法 [17-18] 等。

• 非線性控制分配方法通過設(shè)定優(yōu)化目標(biāo)和不等式約束得到分配結(jié)果，精度高，但實(shí)時(shí)性差，主要包括二次規(guī)劃法 [19-20]、加權(quán)最小二乘法 [21]。

基于電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)的車輛穩(wěn)定性控制多是通過單輪差動(dòng)制動(dòng)將計(jì)算出的附加橫擺力矩分配至作用車輪 [23-24]，故可以借鑒傳統(tǒng) YSC 分配的方法以提高基于 BBW 的 YSC 性能。揚(yáng)州電液推桿廠家

輪缸液壓力控制是 BBW 系統(tǒng)的核心，其控制性能好壞是上層 YSC 能否改善車輛穩(wěn)定性的關(guān)鍵要素。在該方面國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)也做了大量研究：

• 文獻(xiàn) [25] 采用基于比例一積分一微分（Proportiona-Integral-Derivative，PID）控制算法的輪缸壓力控制。

• 文獻(xiàn) [26] 采用模糊控制算法對(duì)輪缸壓力進(jìn)行控制。實(shí)車測(cè)試表明，對(duì)于 25 km/h 以內(nèi)的速度信號(hào)跟蹤，車內(nèi)乘員感受不到實(shí)際車速的微小變化。

• 文獻(xiàn) [27] 通過建立液壓系統(tǒng)的模型和反模型對(duì)液壓力進(jìn)行了有效控制。

• 文獻(xiàn) [28] 基于一體式制動(dòng)主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)提出了數(shù)表插值法和階梯法并行的分段壓力估算方法，能夠準(zhǔn)確地控制輪缸制動(dòng)壓力。

• 文獻(xiàn) [29] 采用輪詢調(diào)度（round-robin scheduling）算法調(diào)節(jié)輪缸液壓力，仿真表明系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間和控制精度對(duì)于車輛應(yīng)用是可行的。

本文針對(duì)所提出的線控制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了新型控制策略，以實(shí)現(xiàn)裝備該系統(tǒng)的車輛的穩(wěn)定性控制功能：揚(yáng)州電液推桿廠家

• 首先描述了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理和試驗(yàn)臺(tái)架。

• 橫擺力矩控制包括基于線性二自由度參考模型得到參考橫擺角速度值；設(shè)計(jì)橫擺力矩控制器，以參考橫擺角速度與實(shí)際橫擺角速度的差值為控制器輸人，得到應(yīng)補(bǔ)償?shù)臋M擺力矩值。

• 在轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配控制方面，通過基于廣義逆法和數(shù)學(xué)歸納法相結(jié)合的方法得到各車輪的輪缸目標(biāo)液壓力值。

• 然后設(shè)計(jì)基于主缸定頻調(diào)壓法的輪缸壓力跟蹤控制方法，以快速精確地跟蹤目標(biāo)輪缸壓力。

• 最后通過硬件在環(huán)臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證算法的有效性。

1. 線控制動(dòng)系統(tǒng)描述揚(yáng)州電液推桿廠家

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理揚(yáng)州電液推桿廠家

圖 1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

所采用的線控制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

在常規(guī)制動(dòng)時(shí)，踏板位移傳感器獲得踏板位移，電控單元（Electric Control Unit，ECU）識(shí)別駕駛員的制動(dòng)意圖，并計(jì)算得到此次制動(dòng)中所需的液壓制動(dòng)力大小。然后 ECU 通過控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)主缸第一腔活塞推桿移動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)主缸建立壓力。

常規(guī)制動(dòng)時(shí)電磁閥沒有上電而開啟，所以制動(dòng)液經(jīng)過液壓管路通過電磁閥流向各輪缸產(chǎn)生制動(dòng)力。由于解耦缸中的空行程斷開了主缸推桿與踏板推桿的機(jī)械連接，所以制動(dòng)踏板能夠與主缸解耦。而踏板模擬器能夠根據(jù)踏板位移反饋踏板力，提供良好的踏板感覺。

當(dāng) YSC 功能實(shí)現(xiàn)時(shí)，ECU 根據(jù)目標(biāo)輪缸壓力通過輪缸壓力跟蹤控制算法得到各電磁閥的控制信號(hào)，再通過液壓力傳感器的信號(hào)反饋，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)輪缸壓力精確控制。揚(yáng)州電液推桿廠家

1.2 系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)架

圖 2  系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)架

基于上文所述的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理，開發(fā)了一套車輛穩(wěn)定性控制研究硬件在環(huán)試驗(yàn)臺(tái)架。如圖 2、圖 3 所示，硬件部分包括系統(tǒng)實(shí)物、控制器、主缸、輪缸、線束等。

圖 3  系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)架拓?fù)鋱D

采用某型號(hào)工作站作為實(shí)時(shí)控制平臺(tái)（即上位機(jī)）。在上位機(jī)的 Carsim/RT 軟件中搭建整車模型。采用 NI/PXI 某型號(hào)機(jī)箱作為下位機(jī)。上下位機(jī)通過以太網(wǎng)連接?？刂撇呗栽?Matlab/Simulink 軟件中建立。各模塊之間采用控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network，CAN）通信，傳遞控制指令或傳感器信號(hào)等。揚(yáng)州電液推桿廠家

2. 車輛穩(wěn)定性優(yōu)化控制

圖 4  車輛橫擺穩(wěn)定性優(yōu)化控制框圖

在實(shí)現(xiàn) YSC 功能時(shí)采用分層控制的方法，如圖 4 所示：

• 首先由車輛參考模型獲知當(dāng)前車輛狀態(tài)下的理想橫擺角速度，繼而設(shè)計(jì)橫擺力矩控制器求當(dāng)前車輛要維持車輛穩(wěn)定狀態(tài)所需的橫擺力矩；揚(yáng)州電液推桿廠家

• 再將該橫擺力矩輸入給轉(zhuǎn)矩控制分配模塊，轉(zhuǎn)矩分配控制模塊能夠根據(jù)車輛的速度、路面附著系數(shù)、輪胎側(cè)向力等參數(shù)將所需橫擺力矩轉(zhuǎn)化為各車輪的需求制動(dòng)力；

• 最后將各車輪的需求制動(dòng)力通過計(jì)算轉(zhuǎn)化為實(shí)際作用于車輛的液壓制動(dòng)力，即獲得目標(biāo)輪缸壓力；

• 輪缸壓力控制模塊根據(jù)目標(biāo)輪缸壓力和實(shí)際輪缸壓力進(jìn)行閉環(huán)控制，最終實(shí)現(xiàn) YSC 功能。

2.1 橫擺力矩控制

2.1.1 參考模型選取及控制變量理想值的計(jì)算

圖 5  線性二自由度車輛模型揚(yáng)州電液推桿廠家

以經(jīng)典的線性二自由度車輛模型作為參考模型，如圖 5 所示，圖中C_G為車輛質(zhì)心；V為車輛質(zhì)心處的車速，m/s；V_f為前輪輪速，m/s；V_fr，為后輪輪速，m/s；l_f為前軸到質(zhì)心處的距離，l_f= 1.167 m；l_r為后軸到質(zhì)心處的距離，l_r= 1.233 m；β為車輛的質(zhì)心側(cè)偏角，rad；Ψ為車輛的橫擺角，rad；δ為車輛的前輪轉(zhuǎn)角，rad。

該模型忽略了車輛的懸架系統(tǒng)，只考慮整車側(cè)向及橫擺運(yùn)動(dòng)，輸出車輛理想的橫擺角速度。根據(jù)牛頓第二定律建立車輛平面運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)微分方程 [30]，如式 (1) 和 (2) 所示：

另外，在車輛具有高橫擺角速度的情況下，當(dāng)路面不能夠提供足夠的附著力時(shí)，此時(shí)根據(jù)式 (3) 來計(jì)算理想橫擺力矩是不安全的。應(yīng)該對(duì)橫擺角速度設(shè)定上限或l，即式 (4) 所示：

式中：μ 為路面附著系數(shù)；g 為重力加速度，g = 9.8 m/s。修正理想橫擺角速度如式 (5) 所示：

2.1.2 橫擺力矩控制算法設(shè)計(jì)

橫擺力矩控制器的設(shè)計(jì)采用工程上常用的 PI 控制方法，將理想橫擺角速度與實(shí)際橫擺角速度的偏差作為控制器輸入e(t)揚(yáng)州電液推桿廠家，t為時(shí)間，依據(jù)以下控制律得到M_D：

2.2 轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配控制

2.2.1 分配對(duì)象的選取

車輛穩(wěn)定性控制所需的附加橫擺力矩是通過線控制動(dòng)系統(tǒng)調(diào)節(jié) 4 個(gè)輪缸制動(dòng)壓力來實(shí)現(xiàn)。由于車輛的外前輪和內(nèi)后輪是影響車輛橫擺力矩效率最高的 2 個(gè)車輪，而對(duì)內(nèi)前輪和外后輪制動(dòng)時(shí)雖然獲得的車輛橫擺力矩較小，但仍然能產(chǎn)生一定的修正作用。

因此，在進(jìn)行轉(zhuǎn)矩分配時(shí)同時(shí)控制同側(cè)前后輪，即：

• 當(dāng)車輛處于不足轉(zhuǎn)向時(shí)，控制內(nèi)后輪和內(nèi)前輪產(chǎn)生制動(dòng)力，得到正的附加橫擺力矩使車輛回到穩(wěn)定狀態(tài)；

• 當(dāng)車輛處于過多轉(zhuǎn)向時(shí)，控制外前輪和外后輪產(chǎn)生制動(dòng)力，得到負(fù)的附加橫擺力矩使車輛回到穩(wěn)定狀態(tài)（如表 1）。

表 1 轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配對(duì)象的選取

2.2.2 分配算法的設(shè)計(jì)

根據(jù)附加橫擺力矩和方向盤轉(zhuǎn)角選取了分配對(duì)象，為了確定各作用對(duì)象應(yīng)該分配的制動(dòng)力矩，需要對(duì)轉(zhuǎn)矩分配算法進(jìn)行設(shè)計(jì)。揚(yáng)州電液推桿廠家

控制分配問題一般可以描述為：

從分配算法的選擇、優(yōu)化目標(biāo)的選擇、分配算法的計(jì)算 3 個(gè)方面進(jìn)行轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配方法的設(shè)計(jì)。

• 2.2.2.1 分配算法的選擇

采用廣義逆法和數(shù)學(xué)規(guī)劃法相結(jié)合的方法進(jìn)行轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配。

廣義逆法是從控制分配問題的數(shù)學(xué)角度考慮，如果能求出B的逆矩陣，問題則得到解決，但是B通常不是方陣，其逆矩陣并不存在，因而順著這個(gè)思路提出廣義逆法（Pseudo Inverse Method）。由于矩陣B的維數(shù)通常是 m < n，則v = B·u為超定方程，理論上有很多組解，在B為滿秩矩陣時(shí)，有：

將取控制量的二范數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)從而得到式 (8) 所描述的最小二乘解。

利用計(jì)算機(jī)求解廣義逆法是很簡(jiǎn)單高效的，但該方法并不能很好地考慮實(shí)際中存在的約束，而僅僅從數(shù)學(xué)層面解決問題，因此往往采用改進(jìn)的廣義逆法通過迭代使解始終在約束范圍內(nèi)。

有關(guān)約束范圍內(nèi)的求解問題通過數(shù)學(xué)規(guī)劃法來解決。數(shù)學(xué)規(guī)劃法包括目標(biāo)函數(shù)、等式約束和不等式約束。若目標(biāo)函數(shù)為一次、約束條件為線性，該數(shù)學(xué)規(guī)劃是線性規(guī)劃（Linear Programming）；若目標(biāo)函數(shù)為二次、約束條件為線性，該數(shù)學(xué)規(guī)劃是二次規(guī)劃（Quadratic Programming）。揚(yáng)州電液推桿廠家

本文采用二次規(guī)劃法進(jìn)行求解。二次規(guī)劃可以在有限步內(nèi)求解，還可以方便地轉(zhuǎn)化為序列最小二乘（Sequential Least-Squares，SLS）和加權(quán)最小二乘（Weighted Least-Squares，WLS）問題，加快求解速度。

基于以上分析，將廣義逆法與數(shù)學(xué)規(guī)劃法結(jié)合起來設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)矩分配方法，既便于計(jì)算機(jī)求解，又能較好地處理約束條件。

• 2.2.2.2 優(yōu)化目標(biāo)的選擇

考慮車輛所受的廣義力（本文中為橫擺力矩）在 4 個(gè)車輪之間如何分配最合理這一問題時(shí)需要選擇一個(gè)優(yōu)化目標(biāo)。文獻(xiàn) [19-20] 提出輪胎利用率這一概念，表述為單個(gè)輪胎上的路面附著力與所能獲得的最大附著力的比值，如式 (9) 所示：

日本學(xué)者 Abe 等 [31-32] 提出以所有輪胎利用率平方和最小為目標(biāo)函數(shù)分配廣義力。目標(biāo)函數(shù)如下式所示：

考慮到側(cè)向力受限于實(shí)際條件不可控，因此式 (10) 簡(jiǎn)化為：

改寫為矩陣形式如下：

• 2.2.2.3 分配算法的計(jì)算

根據(jù)以上描述，在廣義逆法基礎(chǔ)上采用數(shù)學(xué)規(guī)劃法中的二次規(guī)劃法實(shí)現(xiàn)分配算法的具體計(jì)算。一般的二次規(guī)劃可表述為：

取二次部分為優(yōu)化目標(biāo)：揚(yáng)州電液推桿廠家

由式 (8) 可知，將等式約束B·u = v轉(zhuǎn)化為min lI B·u - v lI_2：，成為優(yōu)化目標(biāo)的一部分，則式 (14) 轉(zhuǎn)化為 SLS 問題：

SLS 問題先保證滿足式 (15) 的第二式，在此前提下尋求符合式 (15) 的第一式的最優(yōu)解。通過引人一個(gè)權(quán)重系數(shù)ξ，將式 (15) 的兩式結(jié)合起來，從而進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為 WLS 問題，減少了計(jì)算時(shí)間，式 (16) 即其表達(dá)形式。由于式 (15) 的第二式需要首先予以滿足，因此ξ通常取得很大：

通過有效集算法求解 WLS 問題。考慮帶有約束范圍的最小二乘問題：

其中，車輛控制所需的廣義力為：

控制變量為 4 個(gè)車輪的縱向力為：

效率矩陣為：

F_xi受μ_i，F_zi以及F_yi耦合的約束如下：

同時(shí)μ_min和μ_max上文制定的轉(zhuǎn)矩分配策略有關(guān)。

在優(yōu)化分配控制下，理想質(zhì)心側(cè)偏角和實(shí)際質(zhì)心側(cè)偏角的偏差并不是時(shí)刻最優(yōu)的。優(yōu)化分配控制策略中的約束條件不考慮質(zhì)心側(cè)偏角的偏差。各控制變量的權(quán)重矩陣W_u為：

W_v為廣義力的權(quán)重矩陣，由于本文不考慮車輛施加驅(qū)動(dòng)力，所研究問題中廣義力僅橫擺力矩一項(xiàng)，取W_v為 1 維單位矩陣。

令μ_0揚(yáng)州電液推桿廠家為一滿足式 (17) 約束條件的可行起始點(diǎn)，取為 4 行 1 列的零矩陣。W 是工作集，是一個(gè) 4 行 1 列的列向量。令W包含μ_0點(diǎn)的有效不等式約束。當(dāng) k = 0，1，2，……，N一1 時(shí)，給定μ_k，尋找優(yōu)化擾動(dòng)量p，將工作集W中的約束等效為等式約束，忽略剩余的不等式約束。求解：

（1）如果μ_k + p是可行解，令μ_(k+1) = μ_k + p并計(jì)算拉格朗日乘子[ μ  k ]^T。拉格朗日乘子由下式?jīng)Q定：

如果所有的λ ≥ 0，則μ_(k+1)是優(yōu)化解，結(jié)束所有計(jì)算；如果所有的λ < 0，則去掉工作集W中最小的λ所對(duì)應(yīng)的約束條件，繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。

（2）如果μ_k + p不是可行解，則選取一個(gè)使μ_(k+1) = μ_k + αp是可行解的最大步長(zhǎng)α，在工作集W中添加主邊界約束條件，繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。

2.2.3 目標(biāo)輪缸壓力的計(jì)算

由此可知，計(jì)算出的附加橫擺力矩根據(jù)上文提到的方法分配到各車輪上，由線控制動(dòng)系統(tǒng)控制各車輪的制動(dòng)壓力來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于各輪缸上的制動(dòng)壓力計(jì)算，不考慮駕駛員踩踏板和制動(dòng)防抱死系統(tǒng)觸發(fā)，直接根據(jù)決策出的M_D來計(jì)算輪缸所需液壓制動(dòng)力，計(jì)算方法如下：

2.3 輪缸液壓力控制揚(yáng)州電液推桿廠家

由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理可知，與傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)的液壓力控制單元有所不同的是，每個(gè)輪缸僅由一個(gè)電磁閥來控制液壓力。又因?yàn)樵撓到y(tǒng)是一個(gè)時(shí)變非線性系統(tǒng) [2]，難以精確建模，并且系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)不能用簡(jiǎn)單的模型來表示。因此設(shè)計(jì)控制器時(shí)需要考慮其參數(shù)和階次在不同時(shí)刻不同工作點(diǎn)處的適應(yīng)性。為了簡(jiǎn)化控制器設(shè)計(jì)并達(dá)到 YSC 功能實(shí)現(xiàn)的要求，輪缸液壓力控制采用主缸定頻調(diào)壓法。揚(yáng)州電液推桿廠家

主缸定頻調(diào)壓法的工作原理如下：當(dāng) 4 個(gè)輪缸提出各自的目標(biāo)壓力時(shí)，令電機(jī)推動(dòng)主缸活塞作往復(fù)抖動(dòng)，從而使主缸壓力不斷抖動(dòng)，令主缸的壓力幅值范圍覆蓋 4 個(gè)輪缸的目標(biāo)壓力，且其抖動(dòng)的壓力頻率大大高于各輪缸目標(biāo)壓力的頻率，每當(dāng)主缸壓力靠近輪缸的目標(biāo)壓力時(shí)，適時(shí)地開閉電磁閥以使輪缸壓力跟蹤目標(biāo)壓力變化。揚(yáng)州電液推桿廠家

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圖 6  主缸定頻調(diào)壓法的電磁閥控制邏輯框圖揚(yáng)州電液推桿廠家

如圖 6 所示為主缸定頻調(diào)壓法的電磁閥控制邏輯框圖。在判斷輪缸目標(biāo)壓力與輪缸實(shí)際壓力之差和主缸實(shí)際壓力與輪缸實(shí)際壓力之差符號(hào)是否相同之前，先對(duì)實(shí)際主缸壓力與輪缸實(shí)際壓力之差的大小進(jìn)行判斷，當(dāng)兩者壓力差過大時(shí)直接關(guān)閉電磁閥給輪缸保壓。這是由于給電磁閥關(guān)閉指令到電磁閥真正實(shí)現(xiàn)關(guān)閉需要一段時(shí)間，當(dāng)主缸實(shí)際壓力與輪缸實(shí)際壓力相差較大時(shí)會(huì)造成輪缸壓力控制發(fā)生很大的超調(diào)，降低了控制的精度。揚(yáng)州電液推桿廠家

3. 臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證揚(yáng)州電液推桿廠家

為了驗(yàn)證提出的車輛穩(wěn)定性優(yōu)化控制算法的有效性，基于搭建的硬件在環(huán)試驗(yàn)臺(tái)架分別在低附和高附路面上進(jìn)行蛇行工況試驗(yàn)。設(shè)置低附路面附著系數(shù)為 0.2，車速為 54 km/h；高附路面附著系數(shù)為 0.8，車速為 106 km/h。

圖 7  低附路面橫擺角速度響應(yīng)曲線

由圖 7 可知，在低附路面無控制時(shí)，橫擺角速度在 12～22 s 出現(xiàn)較大誤差，在 15～20 s 之間實(shí)際值嚴(yán)重偏離了目標(biāo)值，且實(shí)際值變化幅度較大，甚至實(shí)際值的方向與目標(biāo)值的方向相反，會(huì)導(dǎo)致車輛失穩(wěn)不可控。而低附路面優(yōu)化控制時(shí)，橫擺角速度跟蹤誤差較小，相比無控制時(shí)大大提高了車輛穩(wěn)定性和安全性。

圖 8  低附路面優(yōu)化控制時(shí)各車輪輪缸壓力響應(yīng)曲線

圖 8 為低附路面優(yōu)化控制時(shí)各車輪輪缸壓力響應(yīng)。由圖可知，液壓力控制雖然有一定誤差，但能夠滿足車輛穩(wěn)定性控制的要求。

9  高附路面橫擺角速度響應(yīng)曲線揚(yáng)州電液推桿廠家

由圖 9 可知，在高附路面無控制時(shí)，橫擺角速度的誤差越來越大，會(huì)導(dǎo)致車輛失穩(wěn)不可控；而加入優(yōu)化控制后，橫擺角速度跟蹤誤差較小，相比無控制時(shí)提高了車輛穩(wěn)定性和安全性。

圖 10  高附路面優(yōu)化控制時(shí)各車輪輪缸壓力響應(yīng)曲線

圖 10 為高附路面優(yōu)化控制時(shí)各車輪輪缸壓力響應(yīng)。由圖可知，實(shí)際液壓力能夠快速跟隨目標(biāo)液壓力，超調(diào)壓力較小，并且波形穩(wěn)定，能夠滿足車輛穩(wěn)定性控制的要求。從試驗(yàn)結(jié)果來看，不論是在低附或高附路面上，有優(yōu)化控制時(shí)的 YSC 效果均比無控制時(shí)好，有效改善了車輛的穩(wěn)定性，并且在高附著系數(shù)路面上液壓力控制效果更好。

4. 結(jié)論揚(yáng)州電液推桿廠家

提出了基于線控制動(dòng)系統(tǒng)的車輛穩(wěn)定性優(yōu)化控制策略。揚(yáng)州電液推桿廠家

首先以線性二自由度車輛模型為參考模型，求出目標(biāo)橫擺角速度，并與實(shí)際橫擺角速度求差，利用 PI 控制算法求出附加橫擺力矩。

再根據(jù)所計(jì)算出的車輛附加橫擺力矩、方向盤轉(zhuǎn)角來識(shí)別車輛實(shí)際行駛特性，然后通過廣義逆法和數(shù)學(xué)歸劃法相結(jié)合的方法將附加橫擺力矩分配到作用車輪上，由基于主缸定頻調(diào)壓法的線控制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行輪缸液壓力控制。

臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出的車輛穩(wěn)定性優(yōu)化控制策略能夠有效地保證車輛在高低附路面工況下的穩(wěn)定性和安全性。

參考文獻(xiàn)

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