油气两用汽车

汽车底盘集成系统协调控制

摘要：经济的迅猛发展和人们生活水平的提高为汽车行业的发展赢得了良好的

发展机会和广阔的发展市场，随着汽车的普及，各种安全问题逐渐暴露，不仅影

响了社会的发展，还在一定程度上带来了更多地安全隐患；底盘控制系统作为安

全控制的重要组成部分对汽车的性能和运行状态起着至关重要的作用，所以需要

加强系统的控制。

关键词：汽车底盘；集成系统；协调控制

近年来汽车安全事故层出不穷，对社会的稳定发展和人们的生活安全造成了

严重影响，那么加强汽车底盘系统的设计也就成为了顺应社会潮流的必然趋势。

随着汽车技术的不断革新，单系统的控制已经不能满足汽车整体性能提高的需要

了，需要跟随时代发展的步伐利用更多的先进技术不断的改进和完善，那么电控

系统集成控制的应用也就成为了满足社会发展的必然选择。

1底盘动力系统模型

汽车底盘的很多子系统的局部性能都可以利用电子控制技术来改善，由此而

产生的四类控制技术，其中ABS是比较典型的单功能控制系统。为构建底盘的动

力模型，优化汽车底盘各子系统之间的联系，结合目前汽车电子系统和集成系统

的模型发展情况，建立底盘集成控制动力学模型。如图1所示。

2汽车底盘电控系统概述

2.1ABS防抱死制动系统

ABS防抱死控制系统最主要的目的就是对车轮的传动状态进行有效的控制，

主要是通过安装在车轮上的传感器及时传递车轮抱死的信号，控制器在接收信号

后及时降低车轮制动缸的油压，从而减小制动力矩，经过一定时间后恢复，通过

这种循环方式对车轮的进行有效的控制，避免出现侧滑或者无法控制的情况，为

汽车的安全运行提供一定的保障。比较公式为：ΔS=Sp-S其中Sp表示安全滑移率，

S表示车轮实际滑移率。分析：在Δs＜0时，制动力应该较小；Δs=0时，制动力

应该保持；Δs＞0时，制动力应该增加。

2.2ASS主动悬架系统

ASS主动悬架系统最主要的目的就是减震，主动悬架作为直接里发生器的动

作器能够有效的反馈和控制输出和输入的相关信息，从而更高的进行减震；它要

求动作器所产生的力能够与其他力的控制信号呈现一致的状态，更好的进行跟踪

以及信息的搜集，为汽车的平稳运行提供一定的保证。这一系统的控制具有一定

复杂性，需要对各方面的情况进行判断，包括悬下质量、轮胎刚度、弹簧刚度、

悬架动力以及路面的平整度等各方面的情况，根据这些数据的搜集和分析，进行

合理的控制，一般分为最优控制、自适应控制、预测控制等多个部分，所谓的最

优控制就是汽车的运行达到最佳状态，主要是通过设计控制器，在保证闭环系统

各回路处于稳定的条件下使输出的干扰值呈现最小的状态，从而保证汽车的稳定

运行；自适应控制就是能够对系统的各部分参数进行自动化的检验，铜鼓检验的

数据对汽车的运行状态进行判断，并且按照规定的标准进行适当的调整。

2.3ESP电子稳定程序

电子稳定程序是由防抱死制动系统、制动辅助系统以及加速防滑控制系统三

个部分共同组成，具有综合性强的特征，主要通过对各部分传感器所传递的信息

进行分析，然后通过内部系统的计算和分析发出正确的指令，对汽车的运行状态

进行一定的调整，维持车辆的动态平衡情况。ESP一般由转向传感器、车轮传感

器、侧滑传感器以及横向加速器多个部分组成，对汽车的各部分进行全面的监测，

根据传递的信息对车速进行有效的控制，能够最大限度的保证汽车的运行不跑偏、

不甩尾以及不侧翻，为汽车的安全运行提供一定的保障。

3汽车底盘集成控制策略研究

3.1汽车集成提前角的相关调整

现在汽车改装的技术相当成熟，油气两用车使用率越来越高。但对于车主而

言，油气两用车在使用时仍存在着较大的机动问题，例如在用气时容易熄火，尤

其是在车辆使用油一段时间后，改为用气使用，车辆极易熄火。或是在用气时怠

速，汽车容易熄火。空挡烧气或是速度过低行驶，汽车极易熄火。在踩离合或是

急刹车时都将使汽车熄火。甚至是在正常行驶的过程中也会熄火，这让改装成两

用车的车主十分懊恼与气愤。为了汽车能够正常使用，有许多车主都将两用车送

去维修，但效果并不明显。只有将点火提前角相对汽油增加8~15°，才能提高天

然气的热效率。对于车身带有该装置的车辆，根据相关条件以及实际情况将其进

行调整。

3.2制动与转向的集成控制

在汽车底盘集成控制策略中，制动与转向的集成占有十分重要的地位，而实

现制动与转向的集成成为一项重要技术，目前最普遍和有效的方式就是最优控制

技术的应用，但是这一控制方法的实现需要精确的控制模型，实践中存在的问题

就在于汽车是一个复杂的非线性系统，在汽车工程中对于模型需要尽量的简化处

理，这就使得精确的模型无法保证，应用效果自然也无法保证。汽车投入使用后

在运行状态下一直都是处于动态行使中，行驶环境、汽车自身的参数等都是变化

的，有时甚至是难以把握的，所谓的最优控制也无法时刻保持最优。对此认为可

以运用模型预测控制（MPC）方法，设计基于MPC的集成控制器，实现ESC系统

和AFS系统的集成。模型预测控制能够克服模型误差和不确定环境干扰带来的影

响，具有良好的在线实时表现性，当前这一技术方法在电力、化工、能源等多领

域都有较好的应用，成为未来重点发展和推广的技术之一。

3.3主动悬架控制

在制动和转向集成控制的基础上还要融入主动悬架控制，这样才能形成一体

化的汽车底盘集成控制系统。因为前面所述的制动和转向集成控制主要是通过影

响纵向力和侧向力的方式来直接改变汽车操控中的稳定性的一种作用力；悬架控

制则是通过改变车轮垂直载荷来影响纵向力和侧向力的一种工作机制，也是保证

汽车操控稳定性的一种作用力。悬架控制调节车轮垂直载荷往往是在纵向力和侧

向力达到附着极限时起作用，改变前后轴的等效侧偏刚度也是在大侧向加速度时

效果明显，因此悬架控制发挥威力时汽车都工作在非线性区。笔者认为可以通过

设计综合滑模变结构控制和轮胎力，实现最优分配算法的制动、转向和悬架集成

控制。滑模变结构控制（SlidingModeVariableStructureControl，简称SMVSC），是

一种非线性控制算法，可以克服系统参数变化和外部扰动，具有很强的鲁棒性，

非常适用于像汽车这类复杂系统的动力学控制。

3.4汽车底盘集成控制策略的测试研究

上文关于汽车底盘集成控制策略的研究，是经过实践总结和技术研究进行的

探索，对于这一策略是否具有有效性还需要组织科学的测试实验与研究进行验证，

但是对于此类技术的测试往往需要具备高标准的条件，在此笔者仅介绍制动与转

向的集成控制和悬架控制的试验平台搭建工作：第一，基于Matlab/xPCTarget技

术设计开发汽车底盘集成控制硬件在环试验台，包括驾驶模拟系统、实时仿真系

统和ESC液压制动系统，满足了开展驾驶员在环的制动、转向和悬架集成控制试

验的需求；第二，围绕集成控制硬件在环试验台的网路拓扑结构；第三，结合

ISO标准，选择驾驶员在环的紧急双移线工况，对制动、转

向和悬架集成控制算法进行硬件在环试验验证。在上述搭建的平台上进行汽车底

盘集成控制策略的试验，结果表明汽车的稳定性控制效果明显提高，上述策略的

研究应用具有科学的价值和意义。

4结论

随着新型科技的不断发掘与信息科技的不断创新，汽车开始普遍使用，在人

类享受汽车带来的便利时，也应注意汽车带来的安全问题，关注汽车安全性能问

题，提高人民安全意识，也是探究汽车底盘集成控制安全性的意义所在。

参考文献：

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