ESP电子稳定程序.ppt

* * 在汽车安全系统日益增多的情况下，如果分别独立的去考虑和设计在汽车安全系统各种汽车主动安全系统，然后再将它们融合起来，难免会出现某些控制功能不兼容甚至冲突的现象，这与汽车主动安全控制的目标是背道而驰的，而且造成了控制资源的浪费，使系统可靠性降低。所以在设计阶段就将各种汽车主动安全系统综合考虑，实现多层面集成式的全局优化控制，实现底盘一体化控制，这对汽车主动安全是十分重要且十分必要的。 * 德国大陆公司正在研发ESPII系统，ESPII系统体现了“集成控制”思想，革新点主要体现在在控制器及其功能的集成通讯上。 ESPII在开发时的主要目标就是实现对底盘进行全局控制。 * Continental公司在ESP的基础上增加主动转向系统,开发了ESPII,其中集成了ABS、TCS、DYC(direct yaw moment control)和AFS等控制系统,主要组成部分如图所示。最基础的控制能力如制动防抱死、驱动防滑及转向功能依然由底层的ABS、TCS和AFS独立完成。汽车的转向稳定性功能则由ESPII控制层统一管理,ESPII通过网络获得AFS、ABS、TCS和ESP的所有信息,并通过网络向这些系统传达控制指令。 * ESPII比ESP有着更好的性能,在附着系数分离路面上能缩短制动距离,减少驾驶员输入;在换道试验时也减小了驾驶员输入,提高了车辆的稳定性。 ESPII在开发时的主要目标就是实现对底盘进行全局控制。整个系统采用CAN总线连接所有执行器和传感器，达到共用的目的，节省了冗余的部件：通过采用状态估计器进一步节约了一定数量的传感器；通过采用协调控制算法，按照工况决定AFS和ESP的工作负荷，既提高了对车辆的控制效果， 又延长了制动器、转向器的工作寿命。整个系统的控制结构如图所示。实现集成底盘控制将是未来底盘技术发展的方向。 * (1)各个控制系统的控制目标不一致,如主动悬架的主要控制目标是舒适性,四轮转向的主要控制目标是操纵稳定性,将两者集成时会由于控制目标不一致而冲突; (2)各个控制系统对执行器的控制存在干涉,如制动器同时受到驾驶员、防抱死系统ABS和电子稳定程序ESP等的控制; * (3)同一控制目标可以由多个控制系统完成,如转向时的操纵稳定性可以由主动前轮向AFS、主动后轮转向ARS和ESP等来实现。此外还存在基于反馈的控制存在时间相位的滞后,系统的冗余度较大,尤其是传感器冗余. * (1)消除各系统间的冲突如四轮转向可以改变汽车的横向运动,同样通过制动力控制也可以改变汽车的横向运动, 集成控制能实现两个系统各自以合适的幅度向同一个方向作用,消除可能存在的冲突。(2)改善车辆性能如在装有ABS的车辆上,若安装形式为“高选择”,则在分离附着系数路面上会产生横摆力矩,导致车辆失稳;若安装形式为“低选择”,又没有充分利用路面附着系数,导致制动距离延长。通过 * ABS和4WS的集成控制既能充分利用路面附着系数,缩短制动距离,又能保证车辆稳定性。 (3)减少传感器很多控制系统所需要的传感器信号是相同的,可以通过集成实现传感器共享,还可以利用状态估计等方法来估计一些车辆的状态参数,减少传感器的数量,降低控制系统的成本。 (4)降低系统复杂性随着底盘电控系统数量的不断增加,控制器、传感器和执行器都大大增多,造成电子线路复杂,布局混乱,成本上升,还造成检修和维护的困难。 * 集成控制从系统工程的角度,整合现有的控制器,简化系统结构,大大降低统的复杂性如图所示 5.1集中控制 在底盘集成控制中通常采用两种结构,一种是集中控制,另一种是协调控制。集中控制用一个控制单元汇总所有的信息,包括传感器信息和状态估计信息,通过多目标的全局优化算法统一控制所有的执行器,如图所示。 这种控制方式的集成度很高,用一个集中控制器取代了原有的各个子系统的控制器。通过仿真和试验,这些集中控制能减小车辆的侧偏角,缩短制动距离,也减少了驾驶员的输入,取得了较独立控制更好的效果。 但集中控制存在以下缺点: ( 1)车辆的数学模型复杂,在设计控制器时存在困难,为了降低设计难度,常常采用简化的线性模型,这样设计出来的控制器在线性范围里是可行的,但当车辆状态超出线性范围时,控制效果难以保证; (2)集中控制完全抛弃了原来的控制器,重新设计,开发周期长,不便于分工协作,这不利于汽车工业的发展。 5.2协调控制 一方面,完全独立的控制系统将导致不可预期的干涉而影响性能极限。 另一方面,集中控制也存在明显缺点,因此,采用各子控制模块独立开发,用协调控制的方式来实现集成底盘控制系统是一个比较可行的方法。协调控制是介于集成控制与各子系统独立控制之间的一种控制结构。