汽車穩定性控制系統中的統一車速估計方法的研究

李 臻

（上汽通用東岳汽車有限公司,山東 煙臺 264006）

汽車穩定性控制系統中的統一車速估計方法的研究

李 臻

（上汽通用東岳汽車有限公司,山東 煙臺 264006）

當前車輛大部門都配備了ABS/ESP裝置，這些裝置起作用的關鍵信號就是車速，本文通過對車速的算法研究以及相關算法編程后的仿真研究（卡爾曼濾波算法），探索了自主穩定控制系統中的車速估計這一難題，為自主穩定控制提供了算法參考，為后續車速準確計算打下基礎。

穩定性控制；統一車速估計；擴展卡爾曼

1 引言

目前市場上大部分車輛都標配了ESP系統(電控行駛平穩系統,Electronic Stability Program)，相對于ABS和ASR系統，ESP系統可以很好的保證汽車的側向穩定性，可以有效避免在雨水冰雪天氣下產生的側滑，大大降低車輛事故率，提高車輛安全性，對于當前車輛的狀態的估計是ESP系統準確工作的前提,滑移率是車輛狀態估計的重要的依據,要計算出準確的滑移率則需要準確計算車輛的速度,這就是我們探索車速估計算法的必要性和重要性。

2 基于非線性動力學模型的擴展卡爾曼濾波算法統一車速估計方法的初步研究

2.1 統一車速估計的模型

本文用于統一車速估計的系統為一非線性隨機系統，具體推到過程此處省略，通過對系統狀態方程的線性化和離散化，得出EKF的遞推公式如下：

擴展卡爾曼濾波遞推算法估計車速時，將初值設為：

2.2 實驗仿真

所有仿真圖中，虛線為估計值，實線為真實值。

2.2.1 標準雙移線工況仿真分析

仿真條件：標準雙移線工況下，初始速度v=23m/s，方向盤轉角delta=0.05弧度，路面摩擦系數friction=0.8，仿真結果如圖1至圖2所示。

圖1 縱向統一車速估計

圖2 側向統一車速估計

仿真結果：標準雙移線工況對于車輛車速的估計比較困難。由上圖可知，縱向車速的估計誤差在1m/s左右，相對誤差較大；估計側向車速的估計能夠準確的跟上側向實際車速，比較理想。

2.2.2 方向盤角階躍工況仿真分析

仿真條件：角階躍工況下，初始速度v=23m/s，方向盤轉角

delta=0.05弧度，路面摩擦系數friction=0.8，仿真結果如圖3至4所示：

圖3 縱向統一車速估計

圖4 側向統一車速估計

仿真結果：方向盤角階躍工況屬于惡劣的車輛工況，對于該工況的車速估計比較困難也很重要，由上圖可知，縱向車速估計誤差由大到小，最后完全貼合實際車速；側向車速的估計則完全相反，誤差由小到大，相關參數還需要調整。

2.2.3 制動工況仿真分析

仿真條件：制動工況下，初始速度v=35m/s，制動力矩tb=450路面摩擦系數friction=0.8。仿真結果如圖5至6所示：

圖5 縱向統一車速估計

圖6 側向統一車速估計

仿真結果：由于制動工況下，方向盤沒有擺動，側向沒有加速度，對于車速估計相對簡單。由上圖可知，縱向和側向車速的估計誤差非常小，效果較好。

3 總結

本文利用擴展卡爾曼濾波算法，通過模型推導、matlab編程，實現了對標準雙移線、方向盤角階躍和制動工況下的車輛速度進行了估計，從程序仿真結果看，對于雙移線工況的縱向車速和角階躍工況的橫向車速估計不是很準確，希望后面可以調整相關參數以期達到良好的效果。

[1]劉訓忠等.汽車防抱制動系統(ABS)的輪速算法研究[J].汽車電器,2000(01).

[2]歷樸等.ABS輪速信號抗干擾處理方法汽車技術[J].2001(05).

[3]吳偉先.國產ESP開發技術研究——基于壓力函數的控制邏輯分析[D]-廣州:華南理工大學交通學院,2003.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.027