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汽车底盘集成控制综述 2007年(第29卷)第5期 汽车工程 AutomotiveEngineering 汽车底盘集成控制综述 姜炜,余卓平,张立军 (同济大学汽车学院,上海201804) 2007097 [摘要]介绍汽车底盘集成控制的控制目标,现状,两种基本结构以及相关的控制方法,比较了这两种结构的 优缺点,指出协调控制更适合汽车工业的发展,提出实现底盘集成控制需要解决的3个关键技术. 关键词:底盘i集成控制;控制结构 AReviewonIntegratedChassisControl JiangWei.YuZhuopingamp;ZhangLijun CollegeofAutomobile,rongiiUnivenity,Shanghai201804 [Abstract]Thegoal,statusquo,andtwobasicstructuresofintegratedchassiscontrolarepresented.The featuresoftwobasiccontrolstructuresandrelevantcontrolalgorithmsarecompared,comingtoaconclusionthatCO— ordinatedchassiscontrolismotesuitableforthedevelopmentofautomotiveindustry.Threekeytechnologiesforte— alizingintegratedchassiscontrolinthefuturearealsopointedout. Keywords:Chassis;Integratedcontrol;Controlstructure 前言 自从20世纪80年代以来,为了提高汽车性能, 人们开发了各种各样的底盘主动控制系统,如 图1所示.这些系统按汽车运动方向可以分为3 类:纵向的制动和驱动控制,横向的转向和横摆力矩 控制以及垂向的悬架控制.目前汽车底盘的电子控 制系统几乎毫无例外地围绕某一功能来开发,并通 过轮胎与地面问的接触力产生作用.由于汽车各个 蝴 厘霾厘霾 驱动 匣[二二 转向 厘厘霪耍 悬架 唾 图1底盘主动控制系统 方向的运动并非独立,而是相互联系,相互影响, 因此具有以下特征:(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转向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和相位的滞后,系统的冗余 度较大,尤其是传感器冗余. 底盘集成控制是当前底盘的研发热点,因为它 有着传统控制无法比拟的优点,具体如下. (1)消除各系统问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, 原稿收到日期为2006年1月23日,修改稿收到日期为2006年7月19日. 2007(Vo1.29)No.5姜炜,等:汽车底盘集成控制综述 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 可以充分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,大大降低系统的 复杂性,如图2所示. /一驾驶员ff驾驶员f 豳 (a)传统控制(集成前)(b)集成控制(集成后) 图2集成控制降低了系统的复杂度 汽车底盘最主要的功能就是让汽车按照驾驶员 的意图作相应的加速,减速和转向运动.由于大部 分驾驶员只有在线性区驾驶的经验,当车辆处于附 着极限时,车辆响应呈现强烈的非线性,普通驾驶员 难以操控汽车,因此底盘集成控制系统的第1个控 制目标是扩大车辆响应的线性区域,使驾驶员能够 较容易地操纵车辆.第2个目标是避免车辆进人危 险状态.