關(guān)于汽車底盤電控系統(tǒng)集成控制策略研究

涂冰　馮桂源　肖善巧

摘 要：汽車底盤電控系統(tǒng)對(duì)于汽車運(yùn)行安全和穩(wěn)定具有極其重要的作用，實(shí)現(xiàn)集成控制有利于提高其性能。本文針對(duì)汽車底盤電控系統(tǒng)，從防抱死系統(tǒng)、電子穩(wěn)定程序和主動(dòng)懸架系統(tǒng)三個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行了介紹，然后從分布式集成控制、總判決機(jī)制和控制模型三個(gè)方面闡述了汽車底盤電控系統(tǒng)集成控制的具體策略，希望可以對(duì)相關(guān)研究工作起到一定參考。

關(guān)鍵詞：汽車底盤；電控系統(tǒng)；集成控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.210

0 引言

近些年，屢屢見諸報(bào)端的汽車安全事故給社會(huì)造成了較大影響，其中一部分原因是人為因素導(dǎo)致，另一部分原因則是汽車自身質(zhì)量問(wèn)題引起的。所以，必須對(duì)汽車自身質(zhì)量予以提升，同時(shí)還需在底盤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上加強(qiáng)其集成化和智能化，以此避免人為因素造成的擾動(dòng)。

1 汽車底盤電控系統(tǒng)

1.1 ABS防抱死系統(tǒng)

在汽車的運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)車輪傳動(dòng)狀態(tài)的控制是非常關(guān)鍵的，一旦出現(xiàn)緊急情況，若是對(duì)車輪傳動(dòng)無(wú)法形成及時(shí)控制，就可能導(dǎo)致安全問(wèn)題產(chǎn)生。ABS防抱死系統(tǒng)可以在車輪傳動(dòng)控制上發(fā)揮出非常重要的作用，其通過(guò)在車輪上設(shè)置的傳感器對(duì)車輪抱死信號(hào)進(jìn)行及時(shí)傳遞，對(duì)應(yīng)的控制器在收到信號(hào)之后就可以及時(shí)對(duì)車輪制動(dòng)缸的油壓進(jìn)行降低，以此實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力矩的減小。在一段時(shí)間之后，信號(hào)操作完成，制動(dòng)力矩就可以逐漸恢復(fù)。利用這樣的方式對(duì)汽車車輪進(jìn)行控制，能夠有效避免汽車出現(xiàn)無(wú)法控制或是側(cè)滑的問(wèn)題，保證汽車的安全。

1.2 ESP電子穩(wěn)定程序

就電子穩(wěn)定程序的基本組成說(shuō)來(lái)，主要是由加速防滑控制、制動(dòng)輔助和防抱死制動(dòng)這三個(gè)系統(tǒng)組成的，其表現(xiàn)出了明顯的綜合性特征。該系統(tǒng)主要是通過(guò)傳感器將各部分的信息進(jìn)行傳遞分析，再憑借內(nèi)部系統(tǒng)，計(jì)算并且發(fā)出正確的指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車狀態(tài)的調(diào)整，確保車輛能夠保持平衡的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。一般說(shuō)來(lái)，車輪傳感器、轉(zhuǎn)向傳感器、橫向加速器以及側(cè)滑傳感器等共同組成了ESP，對(duì)車輛各部分狀態(tài)可以實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)測(cè)，并且根據(jù)相應(yīng)的信息對(duì)汽車實(shí)現(xiàn)控制。如此，可以在最大程度上確保汽車的運(yùn)行過(guò)程能夠保持穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)側(cè)翻、甩尾或是跑偏的問(wèn)題。

1.3 ASS主動(dòng)懸架系統(tǒng)

懸架系統(tǒng)的存在，最為主要的目的就是實(shí)現(xiàn)減震，確保汽車運(yùn)行的平穩(wěn)。一般，主動(dòng)懸架作為直接里發(fā)生器，能夠?qū)斎牒洼敵龅男畔⑿纬捎行Х答伜涂刂疲瑢?shí)現(xiàn)高質(zhì)量的減震。其基本要求是將動(dòng)作器形成的力與其他力的控制信號(hào)保持一致狀態(tài)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)更好的信息收集和跟蹤，為汽車平穩(wěn)運(yùn)行提供保障。ASS主動(dòng)懸架系統(tǒng)存在一定的控制復(fù)雜性，需要綜合判斷多方面的情況，主要涉及到彈簧剛度、輪胎剛度、懸架動(dòng)力、懸下質(zhì)量以及路面平整度等。對(duì)這些信息進(jìn)行收集分析，再得出合理的控制指令，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，控制指令可以分為最優(yōu)控制、預(yù)測(cè)控制以及自適應(yīng)控制等多個(gè)部分。

2 汽車底盤電控系統(tǒng)集成控制

2.1 分布式集成控制

分布式集成控制，通過(guò)情況下說(shuō)來(lái)就是實(shí)現(xiàn)分層遞進(jìn)控制，把高層先進(jìn)方法和不精確的方法統(tǒng)一結(jié)合起來(lái)，形成一種遞進(jìn)式的控制方式，可以對(duì)多個(gè)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分別控制和統(tǒng)一管理。一方面，分布式集成控制能夠在最大程度上實(shí)現(xiàn)資源整合的合理性以及全面性。另一方面，分布式集成控制也可以實(shí)現(xiàn)不同子系統(tǒng)之間的相互交流，避免不同子系統(tǒng)之間出現(xiàn)矛盾或是沖突，對(duì)汽車整體運(yùn)行控制造成影響。對(duì)于汽車底盤電控系統(tǒng)的集成控制而言，制動(dòng)與轉(zhuǎn)向的集成控制是比較關(guān)鍵的，也是直接關(guān)系到汽車操作的核心控制。通過(guò)對(duì)車輛制動(dòng)和轉(zhuǎn)向的深入研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)最優(yōu)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的線形復(fù)雜度上升，不利于系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定和高效率。對(duì)此，筆者認(rèn)為可以通過(guò)預(yù)測(cè)模型控制手段，在MPC的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的集成控制器，將AFS系統(tǒng)和ESC系統(tǒng)集成起來(lái)，實(shí)現(xiàn)集成控制的目的。預(yù)測(cè)模型控制能夠?qū)Σ淮_定環(huán)境的干擾和模型自身誤差實(shí)現(xiàn)有效克服，并且能夠表現(xiàn)出非常良好的線性。

2.2 總判決機(jī)制

對(duì)于車輛本身而言，其存在多個(gè)不同的系統(tǒng)，而且各個(gè)系統(tǒng)之間存在一定的差別。這一差別的存在，就使得對(duì)不同子系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)，可能出現(xiàn)一定的控制矛盾，會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。因此，需要對(duì)總體控制構(gòu)建總判決機(jī)制，以此對(duì)不同系統(tǒng)的控制關(guān)系進(jìn)行理順，避免出現(xiàn)控制沖突的問(wèn)題。在總判決機(jī)制的構(gòu)建上，需要結(jié)合汽車各個(gè)控制系統(tǒng)的實(shí)際情況，對(duì)各個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，使其能夠高效實(shí)現(xiàn)相互配合，確保汽車整體控制，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定安全的運(yùn)行控制。

2.3 構(gòu)建汽車底盤電控系統(tǒng)集成模型

要實(shí)現(xiàn)集成控制，首先需要設(shè)立集成控制模型。在進(jìn)行模型設(shè)立的過(guò)程中，一般可以分為三步進(jìn)行。第一，對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行合理選擇和設(shè)置。由于汽車系統(tǒng)存在比較大的復(fù)雜性，各個(gè)微小系統(tǒng)包含了諸多元件。要想集成控制模型發(fā)揮出切實(shí)高效的控制作用，就必須對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，保證其合理可靠，以便集成控制模型能夠滿足控制需求。第二，依照確定的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行模型仿真，這可以通過(guò)對(duì)汽車系統(tǒng)不同部分的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和傳遞，將其輸入到模型之中進(jìn)行仿真。通過(guò)計(jì)算可以得出對(duì)應(yīng)的結(jié)果，然后對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行判定。如果結(jié)果超出允許范圍，就需要對(duì)控制措施進(jìn)行調(diào)整，使其回歸到正常區(qū)間。若是結(jié)構(gòu)處在允許范圍內(nèi)，則說(shuō)明控制措施合理，可以對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。最后，需要對(duì)一些實(shí)際場(chǎng)景進(jìn)行仿真。汽車底盤電控系統(tǒng)的集成化就是要是汽車在遭遇實(shí)際情況時(shí)能夠表現(xiàn)出良好的控制性能。因此，可以預(yù)設(shè)一些實(shí)際場(chǎng)景，將其轉(zhuǎn)化為相關(guān)的參數(shù)，輸入到模型之中進(jìn)行仿真，從而得出具體的結(jié)果，以此判斷集成系統(tǒng)的實(shí)際控制性能。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)汽車底盤電控系統(tǒng)進(jìn)行集成控制構(gòu)建，需要在明確底盤電控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對(duì)性的通過(guò)分布式集成控制、設(shè)立總判決機(jī)制和模型仿真這些環(huán)節(jié)，逐一落實(shí)集成控制在底盤電控系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，以此實(shí)現(xiàn)底盤電控系統(tǒng)的集成化，使其能夠確保汽車控制的穩(wěn)定和安全。

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作者簡(jiǎn)介：涂冰（1987-），漢，湖南南縣人，大專，高級(jí)技師，研究方向：汽車檢測(cè)與維修。