基于卡爾曼濾波的汽車(chē)EPS和AFS集成控制研究.pdf

1、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是駕駛員對(duì)車(chē)輛的直接操縱控制輸入裝置，它的功能將對(duì)車(chē)輛操縱穩(wěn)定性和車(chē)輛安全性產(chǎn)生重要影響。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）是從助力的角度出發(fā)，根據(jù)車(chē)速和轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)矩等信息通過(guò)助力執(zhí)行機(jī)構(gòu)為駕駛員提供合適的轉(zhuǎn)向助力，使駕駛員的操作更方便、舒適和安全。主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（AFS）是從助轉(zhuǎn)角的角度出發(fā)，根據(jù)車(chē)速和車(chē)輛穩(wěn)定性等信息通過(guò)助轉(zhuǎn)角執(zhí)行機(jī)構(gòu)向轉(zhuǎn)向系疊加輔助轉(zhuǎn)角，輔助駕駛員操作，提高車(chē)輛穩(wěn)定性和安全性。EPS和AFS是從不同的角度提高車(chē)輛性

2、能，因此在車(chē)輛中對(duì)這兩個(gè)系統(tǒng)的集成將會(huì)大大提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能。
　　本文首先建立了整車(chē)動(dòng)力學(xué)模型、輪胎模型、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型和主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，并基于以上各部分的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建Matlab/simulink仿真模型。將其與carsim中實(shí)驗(yàn)車(chē)輛對(duì)比分析驗(yàn)證了建立的仿真模型的有效性；
　　其次，為了得到集成控制所需要的車(chē)輛狀態(tài)和參數(shù)，介紹了卡爾曼濾波理論，從數(shù)學(xué)解析角度闡述了卡爾曼濾波理論的核心公式。利用卡爾曼濾波理

3、論首先設(shè)計(jì)了車(chē)輛狀態(tài)觀測(cè)器，對(duì)車(chē)輛狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)。由于輪胎力是路面附著系數(shù)的非線性函數(shù)，因此采用擴(kuò)展卡爾曼濾波理論設(shè)計(jì)了路面附著系數(shù)觀測(cè)器，對(duì)路面附著系數(shù)進(jìn)行估計(jì)。通過(guò)仿真和實(shí)車(chē)驗(yàn)證了上述估計(jì)的準(zhǔn)確性和有效性；
　　然后，對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向和主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)控制研究?；诳柭^測(cè)器對(duì)輪胎力的估計(jì)設(shè)計(jì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制，使駕駛員可以在低附著路面行駛時(shí)獲得同高附著路面相同的路感。為了給駕駛員提供適當(dāng)?shù)穆访嫘畔?，結(jié)合由擴(kuò)展卡爾曼濾波