低附着路面的弯道制动控制策略研究

摘  要: 为了解决车辆在低附着弯道路面制动中载荷转移造成的汽车失稳问题,建立7自由度整车模型。通过分析整车弯道制动过程的动态特性，推导出制动力与滑移率的关系，提出了纠正转向中车辆失稳的措施,设计了以滑移率为主的门限值控制方法。仿真验证了该方法能够有效提高制动稳定性。
关键词: 弯道制动；低附着；门限值；滑移率；稳定性
       汽车防抱死制动系统（ABS）在弯道工况工作时，需要考虑转向对稳定性造成的影响。为了提高汽车在弯道制动的稳定性，传统方法是通过制动减小离心力达到稳定车身的效果[1]；通过分配车轮制动力或采用主动转向技术，实现对车辆稳定性控制[2-3]。但是，由于载荷转移造成车辆失稳导致转向制动过程中的稳定性不能得到有效解决。为此，本文从转向过程中的整车力学特性分析着手，研究转向与制动力之间的关系，综合传统方法，找出能够解决上述问题的控制策略。
1 车辆失稳的原因分析
1.1 车辆转向模型
     考虑到汽车结构的复杂性，需要对其进行必要的简化：
     (1) 认为整车是由车身和4个轮胎组成，其中车身为一个刚体；
     (2) 忽略侧倾角对整车动力性能的影响；
     (3) 认为汽车的初始状态是在稳定圆周上匀速行驶。
     以左转弯为例建立7自由度汽车转向模型,如图1所示。
     
     

     实线力产生的正向力矩为M1，虚线力产生的逆向力矩为M2。为了纠正汽车制动过程中的转向过度，可以通过减小正向力矩来实现。然而减小Fx1的同时会增加Fy1,从一定程度上抵消了减小Fx1产生的作用；而减小Fx3的同时会增加Fy3，进一步纠正了转向过度。因此减小Fx3是纠正转向过度最有效的方法。
　 为了满足对各车轮不同制动压力的控制，通过改进控制算法，采用以滑移率为主、轮加速度为辅的控制参数，针对参数设置合适的门限值完成对汽车的控制。
2.2 逻辑设计
　 根据制动压力、车轮速度和地面附着力的关系，将每个ABS控制循环分为增、减和保压3种状态，增压状态又包含阶梯增压,为了区别把内侧后轮定义为特殊轮，其余车轮为普通轮。