[发明专利]车辆电子稳定性控制系统稳定性控制判据的制定方法

说明书

技术领域

本发明属于车辆系统动力学与控制领域，特别涉及一种车辆电子稳定性控制系统稳定性控制判据的制定方法，适用于作为车辆电子稳定性控制系统(Electronic Stability Control System：ESC)的稳定性控制判据，帮助ESC系统预测车辆行驶过程中可能出现的后轴滑移等危险工况，从而提早进行控制干预，进一步提高稳定性控制效果，改善车辆的主动安全性。

背景技术

车辆电子稳定性控制系统集成了制动防抱死系统(Anti-lock Brake System：ABS)以及牵引力控制系统(Traction Control System：TCS)，可以有效帮助驾驶员降低由于车轮滑移而导致车辆失控的风险。近二十年来，主要采用差动制动方式进行直接横摆力矩控制的ESC产品在汽车制造业中得到了越来越广泛的应用：如德国BOSCH的ESP(Electronic Stability Program)系统、德国Continental TEVES和BMW公司的DSC(Dynamic Stability Control)系统以及日本Toyota的VSC(Vehicle Stability Control)系统等。以上现有ESC产品主要由：参数采集、控制判据、控制策略、控制方法决策、稳定性控制执行机构等几大功能模块构成，以BOSCH的ESP系统为例，其系统架构参见附图1(附图来源参见会议论文Evolution of electronic control systems for improving the vehicle dynamic behavior.Proceedings of the 6th International Symposium on Advanced Vehicle Control.Hiroshima，2002：1-9)，图1中框内区域表明该系统所采用的控制判据基于线性参考模型方法。

稳定性控制判据是ESC系统用于评价车辆运动状态以及决策是否实施稳定性控制的前提和基础，直接关系到ESC系统的整体控制效果。目前，产品化ESC系统所采用的控制判据分为两种方法：线性参考模型方法(参见专著汽车动力学.第4版.北京：清华大学出版社，2009以及专著Vehicle Dynamics and Control.Second Edition.New York：Springer，2012以及国际会议Evolution of electronic control systems for improving the vehicle dynamic behavior.Proceedings of the 6th International Symposium on Advanced Vehicle Control.Hiroshima，2002：1-9)和相平面稳定区域方法(参见会议论文Analysis on vehicle stability in critical cornering using phase-plane method.Proceedings of the International Symposium on Advanced Vehicle Control.Tokyo，1994：287-292)。

相平面稳定区域方法来源于非线性动力学几何分析方法对以横摆角速度和质心侧偏角β为状态变量的二自由度车辆侧向动力学非线性微分方程组解的稳定性研究，控制判据可以定性判定纵向加速度条件下，车辆在确定状态点是否处于侧向动力学参数依赖系统(Parameter Dependent System参见期刊论文On the theory of nonlinear dynamics and its applications in vehicle systems dynamics.Vehicle System Dynamics，1999，31(5-6)：393-421)在相应工况下常微分方程组中心平衡点的渐进稳定吸引域之内，国内外研究热点主要集中于对或者相图中稳定区域进行近似，以得到更为高效和精确的控制效果。但是，该判据在制定过程中采用的纯侧偏特性轮胎模型忽略了车辆驱动方式的影响，无法考虑用于克服横摆运动所产生曲线行驶阻力的驱动车轴切向力，以及该切向力对驱动车轴侧偏特性的影响；并且对于条件下车辆行驶状态的稳定性判定也缺乏理论依据。因此，如何使该类型控制判据有效覆盖车辆平面运动的更多工况仍需进一步研究。