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汽车稳定性分析及控制策略研究
来源:汽车与驾驶维修  作者:佚名  2018-08-10 12:30:45



    摘要:在汽车行进过程中,汽车稳定性是保障汽车安全的重要性能,即指汽车不发生侧翻、侧滑和偏移的性能。本文中笔者首先分析汽车失稳的原因,然后再进一步提出有效的控制策略。

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    1 汽车失稳原因
    研究发现,汽车轮胎的非线性区间容易出现失稳现象,且随着车轮侧偏角的不断增大,其侧向力会逐步进入饱和状态。在饱和状态下,前轴产生的侧滑会使汽车与操作人员预设的轨迹发生偏移,而后轴产生的侧滑会使汽车发生甩尾等严重事故。
    汽车失稳的成因复杂,其中包括以下几点:第一,如果汽车在行驶中产生转向过度特性,即由汽车纵、侧向加速度引起的轴荷转移,会使汽车从转向不足向转向过度转变,引起汽车失稳;第二,如果汽车轮胎在制动或驱动时产生侧向力,便会降低轮胎侧偏刚度,从而引起前或后轴侧滑失稳;第三,汽车的横摆角速度滞后,若汽车突变车道,这一滞后现象便会使汽车在转向时产生较大的横摆力矩,继而使汽车产生较大的质心侧偏角,从而弓}起汽车失稳;第四,在汽车行驶中,其轮胎与地面的摩擦系数不尽相同,所以会改变汽车的运行姿态,同时道路不平、侧向风等对汽车的影响也会改变其运行状态,引起汽车失稳;第五,操作人员在突发意外时慌忙操控汽车而使其驶进非线性区,并使汽车产生较大的质心侧偏角,而使其失去稳定性。

    2 汽车稳定性的控制策略
    汽车稳定性的控制具有时变性和非线性的特征且十分复杂,其中汽车稳定性控制的关键是控制轮胎纵、侧向力的分布,而轮胎的纵、侧向力又受到滑移率、侧偏角和垂直载荷等因素影响。
    2.1汽车制动防抱死系统
    在一边运动一边滑移状态下,汽车车轮与地面的附着力远比抱死状态下车轮与地面的附着力大。所以利用汽车制动防抱死 (ABS)系统既可防止汽车侧滑,又可最大限度缩小汽车的制动距离,继而使汽车的滑移率降至20%,由此提高了汽车的制动效果。
    2.2汽车牵引力控制系统
    汽车牵引力控制(TCS)系统是一种防滑转控制系统,即利用轮速传感器信号来对从动轮与驱动轮进行比较分析,若从动轮的转速比驱动轮小,则对驱动轮的转速进行控制。与ABS系统相比,相同点是TCS与ABS系统都用制动调节器和转速传感器来调节车轮的运转状态,但TCS系统对汽车稳定性控制的效果更好。例如,在湿滑路面上,汽车的驱动轮易在汽车加速时滑转,其中前轮滑转会使汽车失控并向一侧偏移;后轮滑转会使汽车甩尾,但TCS系统可减轻或避免汽车在加速时发生滑转现象,从而使汽车按预定轨迹行驶。

    2.3汽车稳定性控制系统
    汽车稳定性控制(ESP)系统主要由轮速传感器、横向加速度传感器、方向盘转角传感器、横摆角速度传感器、液压控制系统和发动机管理电子控制单元EUC组成。控制汽车稳定性的关键是控制汽车车轮的滑移率,而ESP系统的任务正是如此,即各加速度传感器协同控制汽车运行的稳定性,具体如下:一是通过检测和计算汽车方向盘转角的信号,可确定操作人员的操作意图;二是通过分析处理横摆角速度传感器和横向加速度传感器的信号,可确定汽车在运行中实时工况的改变,然后再分析对比理想参数与实际参数,若两者的偏差比设定的偏差大,则表明汽车运行失稳且方向失控。为此,ESP系统的电子控制单元ECU便会输出一个等值的补偿力矩来恢复汽车的稳定性,且在必要时,亦可通过调节发动机转速来降低驱动力,从而实现对汽车稳定性的有效控制。

    3 结束语
    汽车稳定性控制是汽车主动安全技术体系的重要内容,是促进汽车行业可持续发展的必然要求,所以深入开展汽车稳定性控制的研究具有现实价值。
 

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