《電子技術(shù)應(yīng)用》
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低附著路面的彎道制動(dòng)控制策略研究
來(lái)源：電子技術(shù)應(yīng)用2012年第3期
鄭太雄， 熊 壯， 姜新杜
重慶郵電大學(xué) 汽車(chē)電子與嵌入式系統(tǒng)研究所， 重慶400065
摘要： 為了解決車(chē)輛在低附著彎道路面制動(dòng)中載荷轉(zhuǎn)移造成的汽車(chē)失穩(wěn)問(wèn)題,建立7自由度整車(chē)模型。通過(guò)分析整車(chē)彎道制動(dòng)過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性，推導(dǎo)出制動(dòng)力與滑移率的關(guān)系，提出了糾正轉(zhuǎn)向中車(chē)輛失穩(wěn)的措施,設(shè)計(jì)了以滑移率為主的門(mén)限值控制方法。仿真驗(yàn)證了該方法能夠有效提高制動(dòng)穩(wěn)定性。
中圖分類(lèi)號(hào)： U463.5
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
文章編號(hào)： 0258-7998(2012)03-0127-03
Research on vehicle curved braking control strategy for low adhesive road
Zheng Taixiong, Xiong Zhuang， Jiang Xindu
Institute of Automotive Electronic and Embedded System, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China
Abstract： In order to solve the impact of wheel vertical load transfer, a dynamic model of 7 degrees freedom for an entire vehicle when curved braking on low adhesive road is established. The dynamics are analyzed and the relations between braking force and slip are derived. The measure of mending vehicle’s instability is proposed. The control strategy mainly based on the slip ratio threshold is designed. Simulation is done which verify the method is effective in improving the braking stability.
Key words : curved braking； low adhesive； logic threshold； slip ratio； stability

    汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）在彎道工況工作時(shí)，需要考慮轉(zhuǎn)向?qū)Ψ€(wěn)定性造成的影響。為了提高汽車(chē)在彎道制動(dòng)的穩(wěn)定性，傳統(tǒng)方法是通過(guò)制動(dòng)減小離心力達(dá)到穩(wěn)定車(chē)身的效果[1]；通過(guò)分配車(chē)輪制動(dòng)力或采用主動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛穩(wěn)定性控制[2-3]。但是，由于載荷轉(zhuǎn)移造成車(chē)輛失穩(wěn)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向制動(dòng)過(guò)程中的穩(wěn)定性不能得到有效解決。為此，本文從轉(zhuǎn)向過(guò)程中的整車(chē)力學(xué)特性分析著手，研究轉(zhuǎn)向與制動(dòng)力之間的關(guān)系，綜合傳統(tǒng)方法，找出能夠解決上述問(wèn)題的控制策略。

1 車(chē)輛失穩(wěn)的原因分析
1.1 車(chē)輛轉(zhuǎn)向模型
    考慮到汽車(chē)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，需要對(duì)其進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化：
    (1) 認(rèn)為整車(chē)是由車(chē)身和4個(gè)輪胎組成，其中車(chē)身為一個(gè)剛體；
    (2) 忽略側(cè)傾角對(duì)整車(chē)動(dòng)力性能的影響；
    (3) 認(rèn)為汽車(chē)的初始狀態(tài)是在穩(wěn)定圓周上勻速行駛。
    以左轉(zhuǎn)彎為例建立7自由度汽車(chē)轉(zhuǎn)向模型,如圖1所示。
    
    

    實(shí)線力產(chǎn)生的正向力矩為M1，虛線力產(chǎn)生的逆向力矩為M2。為了糾正汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程中的轉(zhuǎn)向過(guò)度，可以通過(guò)減小正向力矩來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而減小Fx1的同時(shí)會(huì)增加Fy1,從一定程度上抵消了減小Fx1產(chǎn)生的作用；而減小Fx3的同時(shí)會(huì)增加Fy3，進(jìn)一步糾正了轉(zhuǎn)向過(guò)度。因此減小Fx3是糾正轉(zhuǎn)向過(guò)度最有效的方法。
　 為了滿足對(duì)各車(chē)輪不同制動(dòng)壓力的控制，通過(guò)改進(jìn)控制算法，采用以滑移率為主、輪加速度為輔的控制參數(shù)，針對(duì)參數(shù)設(shè)置合適的門(mén)限值完成對(duì)汽車(chē)的控制。
2.2 邏輯設(shè)計(jì)
　 根據(jù)制動(dòng)壓力、車(chē)輪速度和地面附著力的關(guān)系，將每個(gè)ABS控制循環(huán)分為增、減和保壓3種狀態(tài)，增壓狀態(tài)又包含階梯增壓,為了區(qū)別把內(nèi)側(cè)后輪定義為特殊輪，其余車(chē)輪為普通輪。

 

 

3 仿真結(jié)果
    根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型，利用Simulink建模仿真。仿真車(chē)輛質(zhì)量為6 750 kg，左右輪距2.05 m，質(zhì)心至前軸的水平距離為2.26 m，質(zhì)心至后軸的水平距離為3.24 m，車(chē)輪半徑為0.62 m。車(chē)輛以45 km/h的初速度、轉(zhuǎn)向輪5°，在摩擦系數(shù)為0.45的濕滑路面制動(dòng)時(shí)進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果如圖4所示。

    從圖4可以看出，汽車(chē)除在制動(dòng)初始階段滑移率較

    動(dòng)力學(xué)仿真分析表明，本文采用控制方法改進(jìn)ABS后，車(chē)輛在彎道制動(dòng)過(guò)程中既避免了車(chē)輪抱死，又減小了車(chē)身的橫擺角速度，增加了制動(dòng)穩(wěn)定性。
    本文方法僅需獲得輪速信號(hào)，即可在現(xiàn)有的ABS基礎(chǔ)上通過(guò)改進(jìn)算法就能得到理想的效果，具有一定的實(shí)用價(jià)值。
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