汽车非线性轮胎力的估计方法研究

汽车稳定性控制已经成为现代汽车安全研究的热点,而如何获得一些关键参数,如车身质心侧偏角、横摆角速度、轮胎实时受力与路面摩擦系数等,则直接关系到汽车稳定性控制系统性的性能。这些参数有些是可以测量的,然而有些参数却难以直接测量,随着估计理论的发展,人们普遍希望通过估计得到。 本文在上述背景下,以汽车行驶过程中的轮胎受力,特别是大幅度操纵条件下的非线性轮胎力的估计为研究课题,分别利用扩展卡尔曼滤波(EKF)和滑模观测器(SMO)两种估计方法对非线性轮胎力进行了估计。 首先基于统一指数轮胎模型,建立了八自由度的车辆动力学模型,。并对该模型进行了验证。其次基于简化的七自由度车辆动力学模型,分别利用扩展卡尔曼滤波和滑模观测器设计了轮胎力的估计算法,并在几种典型工况下进行了仿真研究以及两种算法的比较分析。最后利用车辆动力学仿真软件Carsim对两种估计算法进行了进一步验证,验证结果也表明了所用估计算法具有一定的实际意义。 本文的研究工作受2004年度教育部新世纪优秀人才支持计划“多目标鲁棒协调控制方法研究及在车辆稳定性控制中的应用”和吉林大学“985工程”汽车工程科技创新平台建设项目——汽车底盘主动安全综合控制技术资助。