内容发布更新时间 : 2024/5/12 20:32:29星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

乘客使用汽车电子稳定控制系统基于模型的设计

CarSim和Matlab-Simulink的论文

摘要

（ESC）通过协同仿真系统模型的软 本论文的目的是建立一个电子稳定控制

件CarSim和Matlab之间仿真。目的是要证明，经过验证的车型，它是可以构建一个简单的，功能的ESC键模式，这将给可比实际ESC板某些机动车辆系统的性能。2003年福特Expedition的车辆动力学模型在CarSim验证通过比较模拟结果与准静态和动态测试数据。弹跳和滚动测试被用来验证悬架运动学和遵守车辆模型的参数。国家公路交通安全管理局的（NHTSA）的正弦驻留机动用来验证完整的车型。 ESC系统模型是建立在Simulink和调整通过合作模拟与CarSim车型。 ESC系统被设计工作在两种模式：偏航稳定控制系统（YSC）和防翻滚稳定控制（RSC）。 YSC使用车辆的滑移率（这是实际和理想的车辆偏航率之间的差异）控制变量作为控制变量，而RSC的横向加速度。按ESC系统采用差动制动来控制车辆的偏航和滚转运动。差动制动选择性地适用于个人

车辆申请刹车纠正的时刻/力量。一个简单的ABS功能也纳入模型。

NHTSA的停留机动正弦像使用动态演习评估系统的性能正弦停顿和鱼钩演习。

联邦机动车辆安全标准（FMVSS）126号和ESC - 配备车辆都必须通过这个测试。这个测试是用来评估表现ESC系统的偏航稳定性控制模式。 NHTSA的固定时间的鱼钩演习是用来测试车辆的侧翻倾向，这个动作是用于评估的侧倾稳定性控制模式，ESC系统的性能。论文报告的结论，讨论基于这个模型的好处在一个简单的，功能的ESC系统的设计方法。这限制还讨论了克服这些限制的方法和今后的工作。 鸣谢

冈瑟博士和博士加里Heydinger他们的不断鼓励， 我要感谢我的顾问丹尼斯·

支持和指导。他们总是很平易近人，我感谢他们创造一个舒适，友好的工作环境本集团。我非常感谢他们对我的利益着想，是给我自由地选择自己的课程和课外追求活动。我还要感谢在这个过程中，医生为他的技术投入，卡迈勒Salaani他的帮助和支持的项目和唐·巴特勒。我感谢我的的同事Sughosh饶和neha迪克西特是这样的好队友和他们的帮助。我想感谢我和朋友对我来说这是一个家庭远

离从家庭和我的室友父母为他们的无条件的支持和厚爱。 第1章：引言 1.1动机：

一个健康的运输系统和一个国家的经济的称赞和支持对方。货物和人员高效率的交通系统 - 公共和个人 - 在一个国家的经济能力是一个非常重要的因素。相反，随着经济的增长转化为增加货物和人员的交通。这反映在事实上，美国，它具有最高的国家的国内生产总值，有道路上的车辆数量惊人。美国政府的局运输统计报告说，有大约243444343[1]登记车辆在2005年的国家。有了这样的车辆在道路上的大量数每年报告的崩溃和伤害也非常高。全国汽车采样系统中心

（NASS）的的耐撞数据系统（CDS）的报告，2004年，有34,314警方报告的客运车辆死亡事故和250多万严重的非致命性崩溃（定义为至少一个涉及客运车辆被拖曳距离）。单车祸往往涉及道路出发，占53％的致命车祸。此外，占42％的单一车辆的致命翻车 [2崩溃。有了这么多的生命危在旦夕，汽车安全一直是所有关键领域汽车公司。在过去二十年里，已经有广泛的发展. 汽车安全带和安全气囊等被动安全领域的改善崩溃在车身区，增加了使用高强度钢等，这些事态发展有助于减轻事故的危害，但他们没有帮助，以防止事故。此外，这些安全功能，在正面碰撞崩溃是非常有益的，但不太在侧面碰撞和翻车有效[2]。因此，主动安全系统在过去的几年里收到了大量的关注。这些系统可以帮助防止 意外，因为他们试图保持其稳定的信封内的车辆。例如，防抱死制动系统（ABS）防止车轮锁这使得车辆保留其转向能力。电子车辆稳定控制下一级稳定控制（ESC）系统。本论文描述了一个发展一个基于模型的设计方法功能的ESC系统模型。使用的软件CarSim和Matlab-Simulink的。 1.2电子稳定控制系统： 1.2.1背景：

当车辆在道路牵引限制经营的极端演习，车辆驱动器输入是正常的不同，因此司机不能控制车辆。例如，在车辆的情况下纺出，countersteering可能帮助恢复控制，但一个正常的驱动程序未必能这样做导致失去控制权和车辆离开道路。此外，在这些极端情况下，侧滑角的增加，减少纠正偏航力矩可以通过方向盘输入车辆的跌幅即可操纵（参见图1）。意外的行为可能会引起车辆从驱动器的恐慌反应.可以使它更加难以恢复控制。可以帮助司机恢复 ESC在这些情况下，

对车辆的控制。图1。偏航瞬间减少由于转向侧偏角的增加（例如不同的负重轮轮胎的转向角，δ）。 （来源：EK Liebemann，罗伯特·博世，等有限责任公司“，安全和性能增强：博世电子稳定控制系统（ESP）的“，硕士论文，2004号

） 2004-21-0060。

1.2.2 ESC：工作原理：

在现今的汽车的ESC系统通常由两个操作系统模式：偏航稳定控制系统（YSC和防翻滚稳定控制（RSC）。 YSC帮助驾驶员保持甚至当车辆营运的车辆所需的标题牵引的限制。 RSC另一方面，降低了单一车型的可能性，未跳闸翻车。运动型多用途车（SUV）和一个高中锋的其他车辆重力具有较高的侧翻倾向和RSC系统是特别有益的这类车辆。ESC系统有助于保持车辆的稳定，对个别刹车申请车轮。系统通常由轮速传感器，横摆角速度传感器，侧向加速度传感器，方向盘转角传感器和制动压力传感器。 “YSC模式，ESC系统计算车辆的标题使用速度和转向从传感器的角度数据。测得的横向加速度和车速用于计算沿

车辆行驶路径的半径。半径车辆的速度，然后用来计算正确的行驶车辆的偏航。

主板上的偏航速率传感器测量实际偏航率在每一个瞬间。测量和计算的偏航率进行了比较，如果差值超过1一定的门槛，ESC使用差动制动产生纠正偏航瞬间。在RSC的模式，车辆的横向加速度进行监测和比一套阈值。如果横向加速度达到阈值，有一个可能性车辆滚动。 RSC系统适用于个人的刹车保持横向低于阈值的车辆加速。上述部分简要介绍了ESC的工作原理。 1.3ESC键条例“和”测试 ：

在防止单一汽车事故的ESC的好处是很好的接受。丰田和大众等汽车

国家公路交通安全管理局（NHTSA）OEM的个别研究也建立了ESC的好处[2]。

估计，ESC键安装将有助于减少在轿车单一车型崩溃34％和59％的SUV。国家

公路交通安全局已经出台的FMVSS 126标准，以加快ESC的车辆安装率。该标准要求所有车辆车辆总重量（GVWR）评级为10000磅（4,536公斤）或更少被打趣ESC系统模型2012年[3]。国家公路交通安全局在FMVSS 126标准，具有定义一个动态的测试，称为“停留正弦”评估表现车辆配备ESC [4]。这个测试是用来评估ESC性能纠正车辆的过度转向。此前，所有车辆都给予“过渡评级”根据侧翻的倾向，而这又是从他们的“静态确定稳定因素（SSF）的。社保基金理事会是轨道车辆的一半车身高度的比例重心（CG）的。因此，具有低重心的车辆将有一个高社保基金理事会和有较低的倾向侧翻。然而，研究表明，车辆侧翻阈值比由社保基金理事会预测，由于悬架，轮胎等因素的低得多符合，在转弯时的横向载荷转移。要考虑这些因素，侧翻评级是动态测试依赖于车辆反应通常NHTSA的鱼钩试验。中，与正弦驻留和鱼钩测试将描述在随后的章节详细。这些测试都被用来验证车型也调整ESC模型。 1.4模拟在ESC发展中的作用：

商业ESC系统具有非常复杂的专有算法和控制器是为一个特定的车型微调。调整控制器需要大量不同的演习和道路条件下的车辆性能数据。汽车仪表，现场测试，数据采集和后处理需要大量的时间和金钱。此外，在这些测试中的人为误差，使数据重复和准确。这些测试包括检测车辆的限制，其性能 - 它可能带来的危害司机和车辆损坏。因此，车辆检测，虽然是必要的，是昂贵和费时。 在这种情况下，建模与仿真，可以有巨大的好处。 A型将始终本着对一些近似，但可以是非常有代表性的模型在产生有益的，相当准确的数据有用。仿真需要少得多的时间比实际现场测试。此外，他们提供的测试条件和车辆的灵活性配置。例如，不同的悬挂测试车辆将需要消除目前暂停和装修的新的和重新插

车辆。所有这一切都可以做只是改变弹簧和阻尼曲线在用于仿真的车辆模型。 如用于使仿真模型仿真结果。如模型的基础上，对某些近似的结果不会像那些准确做一个实际的车辆。然而，一个好的模型预测实际车辆模型。使用模拟控制器和微调设计和验证控制器的操作使用实际测试将是一个很好的方法，这将有助于减少项目成本和交货时间。1.5论文大纲：本论文的主要目的是开发一个简单的，功能的ESC系统模型使用经过验证的车型。第2章简要介绍了参数决心和车辆动力学建模程序，用于创建，2003年福特在CarSim远征模型。该模型，然后通过比较模拟验证从准静态和动态测试的数据结果。第3章给出了ESC系统的理论背景和2种模式操作：偏航稳定控制系统和翻滚稳定控制。本章还介绍了国家公路交通安全管理局的（NHTSA的）停留的正弦和鱼钩演习。这些演习将被用来评估ESC系统性能。 第4章介绍了ESC系统在Simulink建模。各种模块ESC系统及其功能，在本节解释。第5章包含了仿真结果。模拟结果与实际测试数据比较符合实际的ESC键ESC系统模型的性能车上的系统。模拟的结果，也包含了比较性能基线车辆（无ESC）上，并用ESC的车辆。这将有助于展示ESC系统的安全利益。第6章提供了一个研究的结论和它列出的好处和实用在这项研究中所采用的设计方法。按ESC模型的改进和进一步的工作范围还包括在本章。本研究的目的不是要建立一个全面的ESC模型占全部损失控制方案。相反，这里开发的ESC模型预计表明，给予验证的车型，它是建立一个可能简单，功能ESC键模式，这将给相当的性能，以实际ESC键发行局制度的某些机动车辆。这种模式的效用在于它还可以用来测试的新组件或新系统的影响（例如主动悬架系统）上配备一个ESC的车辆。在这些研究中，它是不审慎花时间和资源，建立一个全面的ESC模型。一个模式，作为在这项研究中所描述