基于ESP与EPS的底盘一体化控制技术研究

论文摘要

随着汽车主动安全技术的不断进步，基于不同底盘控制系统的底盘一体化控制技术逐渐成为汽车主动安全技术领域的研究热点，其中基于电子稳定程序（ESP, Electronic Stability Program）与电动助力转向（EPS, Electronic PowerSteering）的底盘一体化系统由于构成简单、实用性强，具有较好的推广应用价值。针对目前研究中存在的系统体系架构不完善、控制策略研究不深入、适用的驾驶员模型较少等问题，本文提出了基于ESP与EPS的底盘一体化系统结构，在此基础上进行了控制策略和驾驶员特性等关键技术的研究。在分析ESP与EPS两套子系统各自适用范围以及相互作用特点的基础上，本文提出了基于分层-监督控制结构的底盘一体化系统结构。其中，上层为底盘一体化控制层，用以制定系统的协调控制命令；中层为ESP与EPS子系统控制层，将根据上层协调控制命令制定ESP和EPS控制指令；下层为部件执行层，用以实现ESP和EPS控制指令。基于底盘一体化分层控制结构，提出了子系统协调控制和单系统功能优化两个层面的一体化协调控制思想。在此基础上，针对分离系数路面强制动工况、低附路面大转向工况和中低附路面转向工况等三种典型工况，提出了包含驾驶员操作及工况识别策略和子系统协调控制策略的底盘一体化分层协调控制策略，分析驾驶员在相应工况下的操作特点，研究了驾驶员操作状态识别及工况识别策略，以及基于ESP控制的EPS助力力矩修正协调控制策略。同时，还对下层ESP和EPS子系统各自的控制策略进行了研究。为验证所设计的底盘一体化控制策略，研发了基于ESP与EPS的底盘一体化软件仿真平台和硬件在环实验平台，并进行了仿真实验和硬件在环实验。在软件仿真平台搭建过程中，提出了基于预瞄模型的驾驶员过激操作模型；在硬件在环实验平台搭建过程中，独立研发了基于dSPACE的ESP及EPS底盘一体化控制系统原型。仿真和硬件在环实验结果表明，所设计的底盘一体化控制策略能够在部分典型工况下一定程度改善车辆的操纵稳定性，并能优化驾驶员的操作手感。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 底盘一体化控制系统结构研究现状
• 1.2.2 基于 ESP 与 EPS 的底盘一体化控制策略研究现状
• 1.2.3 基于 ESP 与 EPS 的底盘一体化研究现状总结
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 基于 ESP 与 EPS 的底盘一体化控制策略研究
• 2.1 基于 ESP 与 EPS 的底盘一体化控制系统结构
• 2.1.1 研究对象概述
• 2.1.2 底盘一体化控制系统结构
• 2.2 基于 ESP 与 EPS 的底盘一体化控制策略设计
• 2.2.1 分离系数路面强制动工况下的协调控制策略
• 2.2.2 低附路面大转向工况下的协调控制策略
• 2.2.3 中低附路面常规工况下的协调控制策略
• 2.3 基于 ESP 与 EPS 的底盘一体化子系统控制策略研究
• 2.3.1 ESP 控制策略
• 2.3.2 EPS 控制策略
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于 ESP 与 EPS 的底盘一体化控制策略仿真研究
• 3.1 基于 ESP 与 EPS 的底盘一体化控制系统建模
• 3.1.1 驾驶员模型
• 3.1.2 底盘一体化控制器建模
• 3.1.3 关键系统建模
• 3.1.4 整车动力学建模
• 3.2 基于 ESP 与 EPS 的底盘一体化控制策略仿真
• 3.2.1 分离系数路面强制动工况
• 3.2.2 低附路面大转向工况
• 3.2.3 中低附路面常规工况
• 3.3 本章小结
• 第4章 硬件在环仿真实验研究
• 4.1 硬件在环实验平台方案
• 4.2 硬件在环实验平台开发
• 4.2.1 EPS 实验台开发
• 4.2.2 ESP 实验台开发
• 4.2.3 基于 ESP 与 EPS 的底盘一体化硬件在环实验平台开发
• 4.3 硬件在环仿真实验结果
• 4.3.1 HIL1 工况底盘一体化控制策略的仿真实验研究
• 4.3.2 HIL2 工况底盘一体化控制策略的仿真实验研究
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果