汽车主动安全技术4-4汽车电子稳定系统职业技术教育教学课件

1、第四章 汽车电子稳定系统4.1 概述4.2 ESP系统的组成4.3 汽车稳定性控制原理4.4 汽车ESP控制策略4.5 ESP控制系统实例4.4 汽车ESP控制策略基于横摆角速度的PID控制 以期望的横摆角速度和实际横摆角速度的差值作为误差进行PID控制。 开始阶段保持车辆的稳定性，让车辆模型逐渐进入失稳状态，这样就能更好的体现出ESP的控制效果，同时对ESP的控制进行调试，与实际情况也更加符合。前轮转角采用正选扫频转向输入，正弦扫频也称为正弦扫描，在转向系统中输入按变频正弦曲线规律变化的转向值，从而分析车辆频率响应特性，在仿真过程中，ADAMS/CAR转向周期性改变从起始频率到最大频率值。仿

2、真时间为4.3s，仿真步长是0.01秒，路面附着系数为0.8，起始车速是90km/h，初始转向输入值是0，最大转向输入值是100，转向起始频率为0.4，最大频率为1，频率增加斜率为0.12，扫频转向开始时间是0.3s。方向盘输入转角PID控制器后和不加控制横摆角速度的比较 上图是实际车辆的实际横摆角速度和理想横摆角速度的比较，虚线显示的是车辆的实际横摆角速度，实线显示的是车辆的理想横摆角速度。车身横向加速度比较 虚线显示的是不加PID控制器车辆的车身横向加速度曲线，实线显示的是加上PID控制器后车辆的车身横向加速度曲线。质心侧偏角比较 虚线显示的是不加PID控制器车辆的质心侧偏角曲线，实线显示

3、的是加上PID控制器后车辆的质心侧偏角曲线。横摆调节力矩 横摆力矩随着车辆运动状况改变而随时改变，可使车辆行驶不至于失稳。开始时，车辆横摆角速度实际值和理想值没有太大差别，所以不需要或者需要很小的横摆调节力矩，之后，汽车就有失去稳定性的趋向，车辆实际的横摆角速度和理想的车辆横摆角速度出现了较大差值，这时需要额外的施加在车辆模型上的横摆力矩使车辆的横摆角速度维持在理想值附近。基于横摆角速度的模糊控制 模糊控制器的原理是模拟人类的控制特征，因此它在某种程度上说是人的思维方式的再现。通常可以将模糊规则的选择过程分为三个部分，确定合适的模糊语言变量，语言值的隶属函数的确定，建立和控制经验最为符合的模糊

4、控制规则。 控制器的输入变量为：汽车参考模型输出的参考横摆角速度和实际横摆角速度之间的差值e、差值的变化率ec，模糊控制器的输出变量为对汽车模型施加的横摆调节力矩u，模糊控制器根据输入量的变化情况由设定好的模糊控制规则计算出所需施加的横摆调节力矩，输出的横摆调节力矩u直接作用于汽车上，用来保证汽车的稳定行驶。横摆角速度模糊控制原理图横摆角速度模糊控制器设计过程： （1）模糊集、论域、量化因子、比例因子的确定: 设变量误差e的基本论域是：-e, e，变量误差变化率ec的基本论域是：-ec, ec，控制量u的基本论域是:-u, u，其中e, ec, u值由实际横摆角速度与汽车参考模型输出的参考横摆

5、角速度之间的误差值的实际变化情况来决定。然后对变量误差e、误差变化ec及控制量u的模糊集进行规范化，其论域定义如下:E的模糊集为:NB, NS, Z, PS, PBEC的模糊集为:NB, NS, Z, PS, PBU的模糊集为:NB, NS, Z, PS, PB各个模糊集的论域均为:-1，-0.8，-0.6，-0.4，-0.2, 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1;模糊控制器的输入、输出语言变量都采用三角形隶属函数。 (2)模糊控制规则 模糊规则的表达形式为if .then . ，语句，对于多个变化的前提经推理产生一个决策结果。在实际应用中，为了更清楚的表达，一般将采用的模糊控制规则用模糊控制规则表的形式表示。表中几个常用的模糊语言变量的符号表示如下所示:NB (Negative Big):负大NS ( Negative Small ):负小Z ( Almost Zero ):几乎为零PS ( Positive Small ):正小PB ( Positive Big ):正大模糊控制仿真框图横摆角速度比较 虚线显示的是不加模糊控制器车辆的实际横摆角速度曲线，实线显示的是加上模糊控制器后车辆的横摆角速度曲线。横摆角速度跟踪曲线 实际车辆的横摆角速度和理想横摆角速度变化曲线的比较。车身横向加速度比较 实线显示的是不加模糊控制器车辆的车