车辆底盘集成控制研究

上海交通大学学报（自然版） ›› 2012, Vol. 46 ›› Issue (08): 1291-1296.

车辆底盘集成控制研究

李刚1,2，宗长富1，张泽星1，段明序1，梁赫奇3，洪伟1

（1. 吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室，长春 130025； 2. 辽宁工业大学汽车与交通工程学院，辽宁锦州 121001； 3. 中国第一汽车集团公司技术中心，长春 130011）

收稿日期:2011-10-17 出版日期:2012-08-31 发布日期:2012-08-31
基金资助:
吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室开放基金(20111104)，国家青年自然基金（51105165），辽宁工业大学科研基金（201108）资助项目

Study on Vehicle Chassis Integrated Control

LI Gang-1, 2 , ZONG Chang-Fu-1, ZHANG Ze-Xing-1, DUAN Ming-Xu-1, LIANG He-Qi-3, HONG Wei-1

(1. State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control, Jilin University, Changchun 130025, China; 2. College of Automotive and Transportation Engineering, Liaoning University of Technology, Jinzhou 121001, China; 3. China FAW Group Corporation. R&D Center, Changchun 130011, China)

Received:2011-10-17 Online:2012-08-31 Published:2012-08-31

摘要/Abstract

摘要： 基于模型预测控制理论，从提高车辆极限工况稳定性角度，研究车辆纵向和侧向运动的水平集成控制及纵向、侧向和垂向的全局集成控制.确定了分层集成控制结构，设计了转向/制动模型预测控制器和主动悬架控制器.采用单轮规则制动分配法，实现了车辆底盘转向/制动的水平集成控制和转向/制动/悬架的全局集成控制，并通过仿真实验对算法进行验证.结果表明：集成控制能有效提高车辆极限工况的稳定性和主动安全性.

关键词: 车辆底盘, 集成控制, 模型预测控制, 极限工况, 稳定性

Abstract: For enhancing the vehicle stability in the extreme conditions, the vehicle horizontal integrated control of longitudinal and lateral movement ant the overall integrated control of longitudinal, lateral and vertical improvement were studied based on the model predictive control theory. The hierarchical integrated control structure was determined. The steering/braking model predictive controller and active suspension controller were disigned. The singlewheel braking force allocation method was used. It achieves the steering/braking horizontal integrated control and the steering/braking/suspension overall integrated control. The simulation test was used to verify the algorithm. The result shows that the integrated control can enhance the vehicle stability and active safety effectively in the extreme conditions.

Key words: vehicle chassis, integrated control, model predictive control, the extreme conditions, stability

中图分类号:

U 463.1

李刚1, 2, 宗长富1, 张泽星1, 段明序1, 梁赫奇3, 洪伟1. 车辆底盘集成控制研究[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2012, 46(08): 1291-1296.

LI Gang-1, 2 , ZONG Chang-Fu-1, ZHANG Ze-Xing-1, DUAN Ming-Xu-1, LIANG He-Qi-3, HONG Wei-1. Study on Vehicle Chassis Integrated Control[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2012, 46(08): 1291-1296.

参考文献

［1］Shino M, Raksincharoensak P, Nagai M. Vehicle handling and stability control by integrated control of direct yaw moment and active steering ［C］∥Proc of International Symposium on Advanced Vehicle Control(AVEC02).Hiroshima, Japan: Society of Automotive Engineers of Japan (JSAE), 2002:2531.
［2］Boada M J L, Boada B L, Munoz A, et al. Integrated control of frontwheel steering and front braking forces on the basis of fuzzy logic［J］. Journal of Automobile Engineering, 2006(220):253267.
［3］Goodarzi A, Alirezaei M. A new fuzzyoptimal integrated AFS/DYC control strategy［C］∥Proceedings of the International Symposium on Advanced Vehicle Control (AVEC06) Conference. Taipei: AVEC′06 Proceedings: 2006: 6570.
［4］Yang Xiujian, Wang Zengcai, Peng Weili. Coordinated control of AFS and DYC for vehicle handling and stability based on optimal guaranteed cost theory［J］. Vehicle System Dynamics, 2009, 47(1): 5779.
［5］沈晓明.基于广义执行期受控对象的车来那个集成控制研究［D］. 上海：上海交通大学机械与动力工程学院，2008.
［6］李道飞，喻凡.基于轮胎力最优分配的车辆动力学集

成控制［J］.上海交通大学学报，2008，42（6）：887891.
LI Daofei, YU Fan. Integrated vehicle dynamics controller design based on optimum tire force distribution［J］. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2008，42（6）：887891.
［7］初长宝，陈无畏. 汽车底盘系统分层式协调控制［J］.机械工程学报，2008，44（2）：157162.
CHU Changbao, CHEN Wuwei. Vehicle chassis system based on layered coordinated control［J］. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2008,44（2）：157162.
［8］Rajesh Rajamani. Vehicle dynamics and control ［M］. New York: Springer, 2006.
［9］席裕庚. 预测控制［M］. 北京: 国防工业出版社，1993.
［10］Sakai Shinichiro, Sado Hideo, Hori Yochi. Dynamic driving/braking force distribution in electric vehicles with independently drive four wheels ［J］. Electrical Engineering, 2002, 138(1):7988.
［11］Paolo Falcone, Eric Tseng H, Francesco Borrelli,et al. MPCbased yaw and lateral stabilization via active front steering and braking ［J］. Vehicle System Dynamics， 2008,46： 611628.
［12］Forkenbrock G J,Garrott W R, Heitx M,et al. An experimental examination of Jturn and fishhook maneuvers that may induce onroad, untripped，light vehicle rollover［C］∥SAE Paper. USA: SAE ,2003:2003011008.

[1]	李诗杰, 刘泰序, 刘佳仑, 董智霖, 徐诚祺. 基于GRU-MPC的双全回转推进拖轮轨迹跟踪控制[J]. 上海交通大学学报, 2026, 60(3): 418-426.
[2]	. 基于输入映射及事件触发自适应策略的刚柔混合机械臂模型预测控制[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2026, 31(1): 36-47.
[3]	乔文超, 聂伟民, 杜选民, 刘本奇, 叶天明, 杨天霖. 用于圆周合成孔径声呐成像的无人船圆周运动精准控制方法[J]. 上海交通大学学报, 2026, 60(1): 154-162.
[4]	. 浮动式多机器人协调吊运系统负载稳定性分析[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2025, 30(6): 1162-1170.
[5]	. 基于模型预测控制的欠驱动USV自主航行模型[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2025, 30(6): 1255-1264.
[6]	王语阳, 张琛, 张宇, 王一鸣, 许颇, 蔡旭. 提升弱网有功稳定输出能力的光伏逆变器Q-V下垂系数在线调整方法[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(6): 845-856.
[7]	崔思远, 李浩, 范翔宇, 倪磊, 侯佳航. 基于AMDE-DMPC算法的多无人机协同目标搜索方法[J]. 空天防御, 2025, 8(6): 35-44.
[8]	高磊, 马骏超, 吕敬, 刘佳宁, 王晨旭, 蔡旭. 基于频域模态法的新能源电力系统振荡稳定性评估[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(6): 821-835.
[9]	曹永吉, 张江丰, 王天宇, 郑可轲, 吴秋伟. 基于分布式模型预测控制的自适应二次调频策略[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(3): 333-341.
[10]	司文佳, 陈俊儒, 张成林, 刘牧阳. 直流电压控制对跟网型并网变换器的影响机理[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(3): 313-322.
[11]	胡猛1, 梁真源2, 徐志升3, 曹英举3. 励磁涌流抑制器在南海奋进FPSO上的应用[J]. 海洋工程装备与技术, 2025, 12(2): 48-51.
[12]	. 基于数据驱动的永磁同步电机控制系统模型预测控制方法[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2025, 30(2): 270-279.
[13]	韩华玲, 贾一超, 马子涵, 邓俊, 黄萌. 基于神经网络的LCL型单相并网逆变器稳定性分析[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(12): 1805-1814.
[14]	费壬翔, 徐海亮, 葛平娟, 陈翔宇. 不对称弱电网下双馈风力发电机稳定运行域评估及扩展方法[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(10): 1510-1522.
[15]	刘月笙, 贺宁, 贺利乐, 张译文, 习坤, 张梦芮. 基于机器学习的移动机器人路径跟踪MPC控制器参数自整定[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2024, 29(6): 1028-1036.