主動(dòng)前輪轉向控制技術(shù)研究

　　近年來(lái)，隨著(zhù)控制技術(shù)的發(fā)展，一種以往多用于電機控制的擾動(dòng)觀(guān)察器控制方法被移植到了車(chē)輛橫擺角速度控制中。該控制方法的基本原理如圖5所示，利用擾動(dòng)觀(guān)察器理論建立的反饋補償器，通過(guò)反饋補償器根據車(chē)輛包含擾動(dòng)的實(shí)際橫擺角速度生成一個(gè)補償轉角，疊加到車(chē)輛的輸入轉角上，從而實(shí)現對車(chē)輛橫擺角速度的控制。反饋補償器的表達式如下：

　　從表達式中可以看出，所謂的擾動(dòng)觀(guān)察器其實(shí)質(zhì)是利用車(chē)輛的反向動(dòng)力學(xué)傳遞模型，通過(guò)車(chē)輛的實(shí)際橫擺角速度來(lái)計算車(chē)輛的名義前輪轉角，進(jìn)而通過(guò)與實(shí)際前輪轉角求差來(lái)得到抵消橫擺擾動(dòng)的轉角來(lái)進(jìn)行控制。由于控制過(guò)程中橫擺角速度信號會(huì )遇到噪聲信號，故一般擾動(dòng)觀(guān)察器都帶有一個(gè)低通濾波環(huán)節。低通濾波環(huán)節同時(shí)還有改變反向動(dòng)力學(xué)模型分子分母階次的作用，使其在控制上可以實(shí)現?；跀_動(dòng)觀(guān)察器的橫擺角速度控制具有結構簡(jiǎn)單，含義清晰，對外界擾動(dòng)和系統參數變化具有較強的魯棒性特點(diǎn)。理論和實(shí)驗證明擾動(dòng)觀(guān)察器的控制結構更適合進(jìn)行橫擺穩定性控制，成為未來(lái)橫擺角速度控制發(fā)展的一個(gè)方向。2.2 D*控制

　　D*控制(或稱(chēng)為橫擺角速度和側向加速度的綜合控制)源于四輪轉向控制中對后輪轉向的控制策略，是一種對車(chē)輛的橫擺角速度和側向加速度進(jìn)行綜合控制的方法。在該控制中，控制的反饋量不再只有橫擺角速度，而是橫擺角速度與側向加速度的線(xiàn)性組合，如式(3)所示。

　　式中：Cy為側向加速度，VY為車(chē)速與橫擺角速度的乘積，兩者量綱一致，從這里可以看出，D*控制是一種側重于側向運動(dòng)控制的控制方法。

　　D*控制框圖如圖6所示，其中D*由理想車(chē)輛模型推出的與車(chē)速有關(guān)的比例系數與駕駛員輸入的轉角求得。CFF(s)為前饋控制傳遞函數，主要實(shí)現的是隨車(chē)速改善車(chē)輛響應增益，CFS(s)為反饋控制環(huán)節，用來(lái)生成附加轉角。

　　與橫擺角速度反饋控制相比，D*控制可以進(jìn)一步提高車(chē)輛的轉向響應速度，在抑制擾動(dòng)的同時(shí)，提高車(chē)輛軌跡跟蹤的能力，在側向運動(dòng)要求比較高的工況下(如：低附著(zhù)系數路面雙移線(xiàn)，側向陣風(fēng)直線(xiàn)行駛)效果較好。

　　2.3 側傾穩定性控制

　　在車(chē)輛行駛過(guò)程中，高速過(guò)彎、緊急避讓和側向陣風(fēng)的干擾都有可能直接導致車(chē)輛側翻，另外，重心偏高的車(chē)輛也特別容易發(fā)生側翻。還有，當駕駛員對車(chē)輛的側向穩定性做出錯誤估計時(shí)，也會(huì )導致車(chē)輛側翻的發(fā)生。側向加速度是影響車(chē)輛側向穩定性的主要因素，通過(guò)主動(dòng)轉向可有效地影響車(chē)輛的側向加速度從而控制車(chē)輛的側傾。一般來(lái)說(shuō)，車(chē)輛的防側翻控制采用一個(gè)指示車(chē)輛側傾狀態(tài)的闕值，當檢測到的側傾狀態(tài)超過(guò)闕值，則觸發(fā)防側翻控制。闕值可以是重心處的側向加速度、車(chē)輛側翻系數或者載荷轉移系數等。

　　圖7所示為基于主動(dòng)轉向和制動(dòng)集成控制的控制系統圖。圖中只為側翻系數，是由車(chē)輛的輪寬和簧載質(zhì)量重心處的側向加速度來(lái)求得。當，|R|1時(shí)，意味著(zhù)車(chē)輛側向穩定，而當R=±1時(shí)，則意味著(zhù)車(chē)輛左側或右側的車(chē)輪將抬離地面。該控制有兩種模式，當|R|0.9時(shí)，車(chē)輛正常行駛，控制系統處于連續操縱轉向控制模式，附加轉角根據對側傾阻尼的優(yōu)化策略產(chǎn)生，可以有效減小轉向產(chǎn)生的側傾，抑制處于車(chē)輛側傾共振頻帶內的外界擾動(dòng)。當，|R|≥0.9時(shí)，車(chē)輛處于側傾危險狀態(tài)，控制系統進(jìn)入緊急轉向控制模式，此時(shí)附加轉角δR=kR(|R|-0.9)，可以有效增大車(chē)輛轉彎半徑，同時(shí)系統進(jìn)行一定的緊急制動(dòng)操作，進(jìn)一步降低車(chē)速，從而避免車(chē)輛發(fā)生側翻。

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