2020年 04期

Coordinated Control of Braking and Yaw Stability for Vehicle Equipped with Brake-by-Wire System


摘要(Abstract):

针对装有线控机械制动系统的车辆的制动稳定性控制问题,在MATLAB/Simulink中建立七自由度车辆动力学模型及线控机械制动系统模型,提出一种兼顾制动效能与横摆稳定性协调控制的车辆制动力分配策略;该策略采用分层控制结构,运用滑模控制和模糊控制理论设计顶层控制器,主要负责纵向目标制动力及横向目标横摆力矩的求取;底层控制器运用二次规划方法,以轮胎利用率为目标优化函数,使用有效集算法求解目标函数,在车辆制动时完成目标纵向力与横摆力矩协调分配,进而达到横、纵向协调最优控制的目的;运用MATLAB/Simulink与Carsim在对开路面上进行改变制动意图的工况联合仿真。结果表明,所提出的车辆制动力分配策略能够在保证车辆制动效能的前提下同时满足车辆横摆稳定性控制要求。

关键词(KeyWords): 制动意图;线控制动系统;滑模控制;模糊控制;制动稳定性;横摆稳定性

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目(51806114)

作者(Author): 尘帅,王吉忠,张西龙

DOI: 10.13349/j.cnki.jdxbn.2020.04.009

参考文献(References):

[1] 彭晓燕.汽车线控制动系统安全控制技术研究[D].长沙:湖南大学,2013.

[2] 余卓平,韩伟,徐松云,等.电子液压制动系统液压力控制发展现状综述[J].机械工程学报,2017,53(14):1-15.

[3] 熊璐,钱超,余卓平.电动汽车复合制动系统研究现状综述[J].汽车技术,2015(1):1-8.

[4] 王骏骋,何仁.电动车辆ABS的改进线性二次型最优控制[J].哈尔滨工业大学学报,2018,50(9):108-115.

[5] 彭晓燕,何磊,吕以滨.基于滑移率的电子机械制动模糊滑模控制[J].中南大学学报(自然科学版),2018,49(2):360-370.

[6] 韩伟,熊璐,侯一萌,等.基于线控制动系统的车辆横摆稳定性优化控制[J].同济大学学报(自然科学版),2017,45(5):732-740.

[7] 金立生,谢宪毅,高琳琳,等.基于二次规划的分布式电动汽车稳定性控制[J].吉林大学学报(工学版),2018,48(5):1349-1359.

[8] JOA E,PARK K,KOH Y,et al.A tyre slip-based integrated chassis control of front/rear traction distribution and four-wheel independent brake from moderate driving to limit handling[J].Vehicle System Dynamics,2017,56(4):576-603.

[9] LU Y,LU J,WU J W,et al.Study on the stability of high-speed turning braking based on the hardware-in-the-loop test[J].Tehnickivjesnik-Technical Gazette,2018,25(1):210-215.

[10] 杜荣华,米思雨,胡林,等.分布式驱动电动汽车复合制动系统转矩分配控制策略仿真[J].汽车工程,2019,41(3):327-333,345.

[11] GUO J H,HU P,WANG R B.Nonlinear coordinated steering and braking control of vision-based autonomous vehicles in emergency obstacle avoidance[J].IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems,2016,17(11):3230-3240.

[12] SALEHPOUR S,POURASAD Y,TAHERI S H.Vehicle path tracking by integrated chassis control[J].Journal of Central South University,2015,22(4):1378-1388.

[13] 彭晓燕,陈昌荣,章兢.电子机械制动系统的滑模控制研究[J].湖南大学学报(自然科学版),2010,37(8):35-39.

[14] BAKKER E,PACEJKA H B,LINDNER L.A new tire model with an application in vehicle dynamics studies[J].SAE Paper,1989,890087:83-95.

[15] 彭晓燕,温开虎.线控制动单轮失效下制动力优化分配控制策略[J].湖南大学学报(自然科学版),2018,45(10):44-53.

[16] RAHIMI S,NARAGHI M.Design of an integrated control system to enhance vehicle roll and lateral dynamics[J].Transactions of the Institute of Measurement and Control,2017,40(5):1435-1446.

[17] 杨海圣,姬芬竹,杨世春.基于Simulink-Cruise联合仿真的制动能量回收系统研究[J].控制工程,2018,25(6):1086-1090.

[18] HER H,KOH Y,JOA E,et al.An integrated control of differential braking,front/rear traction,and active roll moment for limit handling performance[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology,2016,65(6):4288-4300.

[19] OLA H.Efficient active set algorithms for solving constrained least squares problems in aircraft control allocation[C]//Proceedings of the 41st IEEE Conference on Decision and Control,December 10-13,2002,Las Vegas,USA.New York:IEEE,2002:1295-1300.