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基于滑模观测器的车辆质心侧偏角估测

彭博;张缓缓;肖文文;轩飞虎

【摘要】在汽车稳定性控制中,车辆质心侧偏角是一个重要的参数,直接测量其大小

费用昂贵.为研究车辆质心侧偏角,以非线性魔术轮胎模型和二自由度模型为基础,以

模型输出的横摆角速度为反馈量,建立滑模观测器,估算车辆质心侧偏角.引入饱和函

数为切换函数,减少由符号函数引起的抖振.在Carsim平台建立整车模型以及高附

着系数、低附着道路模型,利用Matlab/Simulink模块建立观测器模型,两者联合仿

真.通过与龙贝格观测器估算质心侧偏角方法比较,滑模观测器在轮胎处于线性和非

线性区域时估算结果更准确.%Vehiclesideslipangleisanimportant

parameterinthestabilitycontrolofvehicle,anditisexpensivetodirectly

measureit.Inordertoresearchvehiclesideslipangle,sliding-mode

observerisestablishedtoestimatethevehiclesideslipanglebasedon

nonlinearPacejkatiremodelandtwo-degree-of-freedommodelandthe

feedbackquantityofyawvelocitymodeloutput.Thesaturationfunctionis

introducedasaswitchingfunctiontoreducethechatteringcausedbythe

symbolicfunction.Vehiclemodel,highattachmentcoefficientandlow

attachmentroadmodelareestablishedonCarsimplatformandobserver

modelisalsoestablishedbasedonMatlab/Simulinkmoduleforjoint

simulation.BycomparingwithLuenbergerobserversideslipanglemethod,

estimationresultsofsliding-modeobserveraremoreaccuratewhenthe

tireisinthelinearornon-linearregion.

【期刊名称】《中国测试》

【年(卷),期】2018(044)005

【总页数】6页(P43-48)

【关键词】质心侧偏角;滑模观测器;魔术轮胎模型;非线性模型;仿真

【作者】彭博;张缓缓;肖文文;轩飞虎

【作者单位】上海工程技术大学汽车工程学院,上海201620;上海工程技术大学汽

车工程学院,上海201620;吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,吉林长春

130025;上海工程技术大学汽车工程学院,上海201620;上海工程技术大学汽车工

程学院,上海201620

【正文语种】中文

0引言

随着汽车的拥有量增多，人们对汽车的稳定性也提出了更高的要求。一些提高稳定

性的方法也已经得到了广泛的使用，如汽车稳定性控制系统（electronicstability

control，ESC）、四轮转向系统（four-wheelsteering，4WS）等。

在稳定性控制算法中，横摆角速度和质心侧偏角是两个重要参数[1-2]，通过控制

各车轮上的转矩和轮胎力使车辆的横摆角速度和质心侧偏角保持在安全范围内。其

中质心侧偏角可以通过传感器、GPS等直接测量。但这些方法费用昂贵，只适用

于试验车型，难以在量产车型上使用。国内外许多专家学者从操作便捷性和节约成

本方面考虑，提出了很多估测质心侧偏角的方法。

文献[3]采用了经典卡尔曼滤波法，对质心侧偏角进行估测，当轮胎处于线性阶段

时，估测效果较好。文献[4-5]运用扩展卡尔曼滤波方法对质心侧偏角进行估测，

无论轮胎在线性和非线性区域内估测结果实时性好，采用非线性轮胎模型比线性轮

胎模型精度高。文献[6-8]指出在同等条件下无迹卡尔曼滤波算法的估计精度略高

于常用的扩展卡尔曼滤波算法，而所花费的运算时间大约只有扩展卡尔曼滤波算法

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