汽車(chē)主動(dòng)安全技術(shù)4-4汽車(chē)電子穩(wěn)定系統(tǒng)職業(yè)技術(shù)教育教學(xué)課件

1、第四章 汽車(chē)電子穩(wěn)定系統(tǒng)4.1 概述4.2 ESP系統(tǒng)的組成4.3 汽車(chē)穩(wěn)定性控制原理4.4 汽車(chē)ESP控制策略4.5 ESP控制系統(tǒng)實(shí)例4.4 汽車(chē)ESP控制策略基于橫擺角速度的PID控制 以期望的橫擺角速度和實(shí)際橫擺角速度的差值作為誤差進(jìn)行PID控制。 開(kāi)始階段保持車(chē)輛的穩(wěn)定性，讓車(chē)輛模型逐漸進(jìn)入失穩(wěn)狀態(tài)，這樣就能更好的體現(xiàn)出ESP的控制效果，同時(shí)對(duì)ESP的控制進(jìn)行調(diào)試，與實(shí)際情況也更加符合。前輪轉(zhuǎn)角采用正選掃頻轉(zhuǎn)向輸入，正弦掃頻也稱(chēng)為正弦掃描，在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中輸入按變頻正弦曲線規(guī)律變化的轉(zhuǎn)向值，從而分析車(chē)輛頻率響應(yīng)特性，在仿真過(guò)程中，ADAMS/CAR轉(zhuǎn)向周期性改變從起始頻率到最大頻率值。仿

2、真時(shí)間為4.3s，仿真步長(zhǎng)是0.01秒，路面附著系數(shù)為0.8，起始車(chē)速是90km/h，初始轉(zhuǎn)向輸入值是0，最大轉(zhuǎn)向輸入值是100，轉(zhuǎn)向起始頻率為0.4，最大頻率為1，頻率增加斜率為0.12，掃頻轉(zhuǎn)向開(kāi)始時(shí)間是0.3s。方向盤(pán)輸入轉(zhuǎn)角PID控制器后和不加控制橫擺角速度的比較 上圖是實(shí)際車(chē)輛的實(shí)際橫擺角速度和理想橫擺角速度的比較，虛線顯示的是車(chē)輛的實(shí)際橫擺角速度，實(shí)線顯示的是車(chē)輛的理想橫擺角速度。車(chē)身橫向加速度比較 虛線顯示的是不加PID控制器車(chē)輛的車(chē)身橫向加速度曲線，實(shí)線顯示的是加上PID控制器后車(chē)輛的車(chē)身橫向加速度曲線。質(zhì)心側(cè)偏角比較 虛線顯示的是不加PID控制器車(chē)輛的質(zhì)心側(cè)偏角曲線，實(shí)線顯示

3、的是加上PID控制器后車(chē)輛的質(zhì)心側(cè)偏角曲線。橫擺調(diào)節(jié)力矩 橫擺力矩隨著車(chē)輛運(yùn)動(dòng)狀況改變而隨時(shí)改變，可使車(chē)輛行駛不至于失穩(wěn)。開(kāi)始時(shí)，車(chē)輛橫擺角速度實(shí)際值和理想值沒(méi)有太大差別，所以不需要或者需要很小的橫擺調(diào)節(jié)力矩，之后，汽車(chē)就有失去穩(wěn)定性的趨向，車(chē)輛實(shí)際的橫擺角速度和理想的車(chē)輛橫擺角速度出現(xiàn)了較大差值，這時(shí)需要額外的施加在車(chē)輛模型上的橫擺力矩使車(chē)輛的橫擺角速度維持在理想值附近?；跈M擺角速度的模糊控制 模糊控制器的原理是模擬人類(lèi)的控制特征，因此它在某種程度上說(shuō)是人的思維方式的再現(xiàn)。通常可以將模糊規(guī)則的選擇過(guò)程分為三個(gè)部分，確定合適的模糊語(yǔ)言變量，語(yǔ)言值的隸屬函數(shù)的確定，建立和控制經(jīng)驗(yàn)最為符合的模糊

4、控制規(guī)則。 控制器的輸入變量為：汽車(chē)參考模型輸出的參考橫擺角速度和實(shí)際橫擺角速度之間的差值e、差值的變化率ec，模糊控制器的輸出變量為對(duì)汽車(chē)模型施加的橫擺調(diào)節(jié)力矩u，模糊控制器根據(jù)輸入量的變化情況由設(shè)定好的模糊控制規(guī)則計(jì)算出所需施加的橫擺調(diào)節(jié)力矩，輸出的橫擺調(diào)節(jié)力矩u直接作用于汽車(chē)上，用來(lái)保證汽車(chē)的穩(wěn)定行駛。橫擺角速度模糊控制原理圖橫擺角速度模糊控制器設(shè)計(jì)過(guò)程： （1）模糊集、論域、量化因子、比例因子的確定: 設(shè)變量誤差e的基本論域是：-e, e，變量誤差變化率ec的基本論域是：-ec, ec，控制量u的基本論域是:-u, u，其中e, ec, u值由實(shí)際橫擺角速度與汽車(chē)參考模型輸出的參考橫擺

5、角速度之間的誤差值的實(shí)際變化情況來(lái)決定。然后對(duì)變量誤差e、誤差變化ec及控制量u的模糊集進(jìn)行規(guī)范化，其論域定義如下:E的模糊集為:NB, NS, Z, PS, PBEC的模糊集為:NB, NS, Z, PS, PBU的模糊集為:NB, NS, Z, PS, PB各個(gè)模糊集的論域均為:-1，-0.8，-0.6，-0.4，-0.2, 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1;模糊控制器的輸入、輸出語(yǔ)言變量都采用三角形隸屬函數(shù)。 (2)模糊控制規(guī)則 模糊規(guī)則的表達(dá)形式為if .then . ，語(yǔ)句，對(duì)于多個(gè)變化的前提經(jīng)推理產(chǎn)生一個(gè)決策結(jié)果。在實(shí)際應(yīng)用中，為了更清楚的表達(dá)，一般將采用的模糊控制規(guī)則用模糊控制規(guī)則表的形式表示。表中幾個(gè)常用的模糊語(yǔ)言變量的符號(hào)表示如下所示:NB (Negative Big):負(fù)大NS ( Negative Small ):負(fù)小Z ( Almost Zero ):幾乎為零PS ( Positive Small ):正小PB ( Positive Big ):正大模糊控制仿真框圖橫擺角速度比較 虛線顯示的是不加模糊控制器車(chē)輛的實(shí)際橫擺角速度曲線，實(shí)線顯示的是加上模糊控制器后車(chē)輛的橫擺角速度曲線。橫擺角速度跟蹤曲線 實(shí)際車(chē)輛的橫擺角速度和理想橫擺角速度變化曲線的比較。車(chē)身橫向加速度比較 實(shí)線顯示的是不加模糊控制器車(chē)輛的車(chē)