《电子技术应用》
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低附着路面的弯道制动控制策略研究
来源:电子技术应用2012年第3期
郑太雄, 熊 壮, 姜新杜
重庆邮电大学 汽车电子与嵌入式系统研究所, 重庆400065
摘要: 为了解决车辆在低附着弯道路面制动中载荷转移造成的汽车失稳问题,建立7自由度整车模型。通过分析整车弯道制动过程的动态特性,推导出制动力与滑移率的关系,提出了纠正转向中车辆失稳的措施,设计了以滑移率为主的门限值控制方法。仿真验证了该方法能够有效提高制动稳定性。
中图分类号: U463.5
文献标识码: A
文章编号: 0258-7998(2012)03-0127-03
Research on vehicle curved braking control strategy for low adhesive road
Zheng Taixiong, Xiong Zhuang, Jiang Xindu
Institute of Automotive Electronic and Embedded System, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China
Abstract: In order to solve the impact of wheel vertical load transfer, a dynamic model of 7 degrees freedom for an entire vehicle when curved braking on low adhesive road is established. The dynamics are analyzed and the relations between braking force and slip are derived. The measure of mending vehicle’s instability is proposed. The control strategy mainly based on the slip ratio threshold is designed. Simulation is done which verify the method is effective in improving the braking stability.
Key words : curved braking; low adhesive; logic threshold; slip ratio; stability

    汽车防抱死制动系统(ABS)在弯道工况工作时,需要考虑转向对稳定性造成的影响。为了提高汽车在弯道制动的稳定性,传统方法是通过制动减小离心力达到稳定车身的效果[1];通过分配车轮制动力或采用主动转向技术,实现对车辆稳定性控制[2-3]。但是,由于载荷转移造成车辆失稳导致转向制动过程中的稳定性不能得到有效解决。为此,本文从转向过程中的整车力学特性分析着手,研究转向与制动力之间的关系,综合传统方法,找出能够解决上述问题的控制策略。

1 车辆失稳的原因分析
1.1 车辆转向模型

    考虑到汽车结构的复杂性,需要对其进行必要的简化:
    (1) 认为整车是由车身和4个轮胎组成,其中车身为一个刚体;
    (2) 忽略侧倾角对整车动力性能的影响;
    (3) 认为汽车的初始状态是在稳定圆周上匀速行驶。
    以左转弯为例建立7自由度汽车转向模型,如图1所示。
    
    

    实线力产生的正向力矩为M1,虚线力产生的逆向力矩为M2。为了纠正汽车制动过程中的转向过度,可以通过减小正向力矩来实现。然而减小Fx1的同时会增加Fy1,从一定程度上抵消了减小Fx1产生的作用;而减小Fx3的同时会增加Fy3,进一步纠正了转向过度。因此减小Fx3是纠正转向过度最有效的方法。
  为了满足对各车轮不同制动压力的控制,通过改进控制算法,采用以滑移率为主、轮加速度为辅的控制参数,针对参数设置合适的门限值完成对汽车的控制。
2.2 逻辑设计
  根据制动压力、车轮速度和地面附着力的关系,将每个ABS控制循环分为增、减和保压3种状态,增压状态又包含阶梯增压,为了区别把内侧后轮定义为特殊轮,其余车轮为普通轮。

 

 

3 仿真结果
    根据建立的数学模型,利用Simulink建模仿真。仿真车辆质量为6 750 kg,左右轮距2.05 m,质心至前轴的水平距离为2.26 m,质心至后轴的水平距离为3.24 m,车轮半径为0.62 m。车辆以45 km/h的初速度、转向轮5°,在摩擦系数为0.45的湿滑路面制动时进行仿真,仿真结果如图4所示。

    从图4可以看出,汽车除在制动初始阶段滑移率较

    动力学仿真分析表明,本文采用控制方法改进ABS后,车辆在弯道制动过程中既避免了车轮抱死,又减小了车身的横摆角速度,增加了制动稳定性。
    本文方法仅需获得轮速信号,即可在现有的ABS基础上通过改进算法就能得到理想的效果,具有一定的实用价值。
参考文献
[1] 吴义虎.低附着弯道路面车辆制动力控制策略研究[J]. 汽车工程,2009,31(2):157-160.
[2] 柯为.商用车制动防抱死系统的弯道制动控制算法研究[D].吉林:吉林大学,2009.
[3] 晏蔚光.基于主动转向技术的汽车制动稳定性控制[J]. 北京科技大学学报,2007,27(4):505-508.
[4] 陆文昌.汽车防抱死制动系统性能的研究[J].中国安全科学学报,2005,15(10):65-68.
[5] 张勇.基于主动制动的汽车稳定性控制系统开发研究[D].上海:上海交通大学,2007.

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