基于卡爾曼濾波的汽車EPS和AFS集成控制研究.pdf

1、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是駕駛員對車輛的直接操縱控制輸入裝置，它的功能將對車輛操縱穩(wěn)定性和車輛安全性產(chǎn)生重要影響。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）是從助力的角度出發(fā)，根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩等信息通過助力執(zhí)行機構(gòu)為駕駛員提供合適的轉(zhuǎn)向助力，使駕駛員的操作更方便、舒適和安全。主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（AFS）是從助轉(zhuǎn)角的角度出發(fā)，根據(jù)車速和車輛穩(wěn)定性等信息通過助轉(zhuǎn)角執(zhí)行機構(gòu)向轉(zhuǎn)向系疊加輔助轉(zhuǎn)角，輔助駕駛員操作，提高車輛穩(wěn)定性和安全性。EPS和AFS是從不同的角度提高車輛性

2、能，因此在車輛中對這兩個系統(tǒng)的集成將會大大提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能。
　　本文首先建立了整車動力學(xué)模型、輪胎模型、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型和主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動力學(xué)模型，并基于以上各部分的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建Matlab/simulink仿真模型。將其與carsim中實驗車輛對比分析驗證了建立的仿真模型的有效性；
　　其次，為了得到集成控制所需要的車輛狀態(tài)和參數(shù)，介紹了卡爾曼濾波理論，從數(shù)學(xué)解析角度闡述了卡爾曼濾波理論的核心公式。利用卡爾曼濾波理

3、論首先設(shè)計了車輛狀態(tài)觀測器，對車輛狀態(tài)進行估計。由于輪胎力是路面附著系數(shù)的非線性函數(shù)，因此采用擴展卡爾曼濾波理論設(shè)計了路面附著系數(shù)觀測器，對路面附著系數(shù)進行估計。通過仿真和實車驗證了上述估計的準(zhǔn)確性和有效性；
　　然后，對電動助力轉(zhuǎn)向和主動前輪轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)進行單獨控制研究?；诳柭^測器對輪胎力的估計設(shè)計電動助力轉(zhuǎn)向控制，使駕駛員可以在低附著路面行駛時獲得同高附著路面相同的路感。為了給駕駛員提供適當(dāng)?shù)穆访嫘畔?，結(jié)合由擴展卡爾曼濾波