汽车底盘集成及其控制技术研究

    孔博 王丽琴

    摘 要：随着近些年以来汽车行业的崛起，汽车在运营过程中的安全性、舒适性、有效性、节能性成为电子控制系统和技术研发领域的主要项目之一。众所周知，整车综合性能的改进和提高要凭借子系统的协调工作来完成，汽车底盘集成控制手段作为提升车辆性能的手段之一，在车辆工程研究领域具有非常重要的作用。作为车辆工程领域的热点研究话题，底盘集成控制系统的应用，可以有效调动底盘各个系统的工作性能，使底盘各系统在协调稳定的条件下运行，从而极大程度的提高了整车的综合控制性能和标准。本文立足于汽车底盘集成及其控制技术这个话题展开讨论，车辆运行的可持续发展奠定基础。

    关键词：汽车底盘集成控制；集成控制背景；集成控制技术

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.053

    0 引言

    汽车底盘的整体性性能是通过驾驶员在驾驶过程中对汽车所进行的控制意识，如转向、加速、减速、缓行等的调控的来实现的。汽车底盘控制技术实现的核心目标是向集成控制方向发展，主要目标是实现集成控制的对象、手段、互联网技术等内容的控制，对于提高汽车在运营过程中的指定性和舒服程度起着举足轻重的作用。随着科学技术的发展，汽车底盘控制技术正在朝着集成化、网络化、智能化、信息化的方向发展。

    1 汽车底盘集成控制背景概述

    1.1 汽车集成控制思想的提出

    控制技术在汽车领域的最早应用起源于上世纪七十年代，在燃油经济性、排放合理性方面出台了相应了法律规定，由此拉开了控制技术在汽车行业的应用帷幕：驱动控制系统（TCS）、防抱死制动系统（ABS）、牵引力控制（TRC）、主动悬架系统（ASS）等控制技术的出现，极大地提升了我国汽车的性能，与此同时，汽车底盘技术也在创新的道路上取得了跨越式的发展。

    在现代学术界通常把研究的重点内容集中于车辆底盘控制系统中的悬架，转向，驱动、制动系统等方面，由于这些因素彼此之间并没有必然的联系，因此在进行系统开发的时候，把研究的焦点集中于实现这些系统对应的控制目标，但是并没有过多关注这些系统被糅合进车辆运动控制中对其他子系统的带来的影响结果。

    1.2 汽车底盘集成控制研究的发展

    有关汽车的集成控制理论，上世纪末期的理论成果颇多。美国的Y.Ghoneim和w.Lin从汽车稳定性基本特征出发，提出了比例微分控制和状态反馈控制理论措施，从根本上实现了制动防抱死和驱动控制的集成控制目标。转向工况下的车辆动力学模型是日本的T.Y.shimura和Y.Em.to所提出来的理论，该模糊控制达到了对转向系统和主动悬架的集成控制的目标，对于汽车的操纵性和平顺性进行了调控，从整体上达到了完美的效果。英国学者R.Sharp提出了基于双向作用的多目标集成控制理论，这种理论被应用在汽车底盘系统的主动控制中。德国研究者Chtler设计出了一整套ABS/ASR和ASS等内在集成系统，从而实现了汽车垂向、侧向、纵向的有效集成控制。Cherouat.H通过设计多变量的协调控制技术对汽车底盘系统实现了集成控制，在这个系统的实现过程中，构建成一整套动力学制动、驱动以及转动模型。

    国内的学者李君和喻凡提出了转向系统与制动系统、悬架系统与制动系统的集成控制理论，提高了汽车的动力学功能。2004年，北京理工大学汽车动力实验室引入了轿车ABS/ASR/ACC集成电控技术，通过捷达GTX样车的试验实现了控制单元硬件电路和软件逻辑的整合，所研制出来的集成电控系统功能优越，在实用性和扩展性方面做出了卓越的贡献，为轿车的安全控制装置集成化研究奠定了基础。

    2 车辆底盘集成控制技术研究

    2.1 底盘集成控制结构研究

    2.1.1 集成控制

    集成控制通过一系列有序的单元呈现一切信息动态，其中涵盖传感器等信息，这一动态信息的实现是经过多个目标的计算过程实现执行器的规范化控制，这种控制技术可以有效实现集成控制，通过一个集成控制器技术的研发成功，取代了各个子系统控制器，促进了控制集成技术的发展。

    2.1.2 协调控制

    协调控制是集成控制与各子系统控制之间所形成的一种控制模式，这种模式是在因地制宜的基础上，对原有的控制模块进行充分利用，在各个子模块的序列中添加协调控制器，达到协调各个子系统工作的目标。协调控制器会准确探究出车辆运行当中的状态，对驾驶员工作状态中的意识进行识别，以及对控制感知命令进行分散识别，传达到中间层的各个控制器，之后由中间层面的控制器对各个子执行器实行管理控制。

    2.2 底盘主动控制系统探索

    底盘主动控制系统根据汽车的运动状态可以分为以下几个内容：横向的转向和横摆力矩控制、纵向的制动和驱动控制、垂向的悬架控制等要素。

    汽车底盘控制系统技术的开发力度不断完善，在开发过程中注重轮胎与地面的接触力度。由于汽车的运动轨迹并不相同，因此控制系统之间的关系并不是彼此孤立的，而是相互制约，相互依存的关系。对于执行器的控制而言，各个子系统都对其有制约作用，比如制动器在工作过程中，会受到驾驶员的意识、电子稳定系统ESP、防抱死系统ABS等诸多因素的制约和影响。且同一个控制目标的实现需要借助于其他数个控制体系达成，比如转向过程中的稳定性的实现是借助于主动前轮转向AFS、主动后轮转向ARS以及ESP等要素来完成的，除此之外，也同时反馈控制时间、相位的实现时间、系统、传感器的冗余度等因素存在着千丝万缕的关系。

    3 结语

    随着我国经济的高速发展，交通公路行业开始不断壮大，汽车作为经常应用的交通工具，是人们的日常生活中必不可少的元素，从改革开放以来对汽车底盘集成控制的研究课题一直没有停滞，研究者把关注的焦点聚焦于如何引入先机技术，使汽车底盘的各项功能达到均衡状态，从而从根本上提升汽车底盘体系的整体性能。本文针对汽车底盘集成及其控制技术这一课题展开讨论，为推动我国城市化建设进程做出理论探索。

    参考文献：

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    [2]陳文才.浅谈汽车底盘集成及其控制技术[J].湖北成人教育学院学报，2014，16（05）：136-137.

    [3]贝绍轶，赵景波，刘海妹.汽车底盘集成系统的重构控制技术评述[J].传感器与微系统，2017，29（04）：1-4.