基于安全边界控制的ESP和EPS集成控制与关键技术研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51175135
项目类别：
面上项目
资助金额：
60.0万
负责人：
王其东
依托单位：
合肥工业大学
学科分类：
E0503.机械动力学
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
陈无畏；姜武华；赵林峰；黄鹤；王金波；张荣芸；汪静娴；吴刚；王安；
关键词：
EPS "人-车-路"闭环系统 ESP 传感器信息融合安全边界

项目摘要

在考虑驾驶员个体操纵特性的基础上，通过ESP和EPS系统间传感器信息融合，提出精确估计汽车行驶状态参数的方法，建立在"人-车-路"闭环系统中基于安全边界控制的ESP和EPS协调控制方法。主要包括：建立ESP和EPS集成系统多体动力学模型，分析集成系统纵向/侧向/横摆运动耦合特性；以传感器信息融合方法完善对汽车稳定性紧密相关的轮胎侧向力估计，即通过设计高阶滑模观测器观测质心侧偏角以及基于递归最小方差方法在线辨识路面附着系数；基于神经网络的驾驶员模型定量建立汽车安全边界的界定方法；通过遗传寻优算法优化ESP与EPS协调控制器的性能；通过应用FPGA技术满足复杂控制系统在应用中对实时性的要求；通过"人-车-路"大闭环混合仿真实验和实车实验开发和验证协调控制器，为集成控制技术及其产业化应用提供新的方法与技术支撑。

结项摘要

为了满足安全法规、节能环保的要求，汽车电子稳定控制系统(ESP，Electronic Stability Program)和电动助力转向系统(EPS，Electronic power steering system)越来越多地同时装备在量产车型上。当ESP与EPS同时存在时，由于两系统在纵向动力学和侧向动力学存在的耦合因素，在某些工况下两系统间可能存在冲突，若不对两系统加以协调，系统间的相互干扰将可能对预期实现的总体性能带来不利的影响。本项目以基于安全边界的ESP和EPS协调控制为研究的出发点，重点分析了汽车轮胎与路面的相互作用关系，搭建ESP和EPS集成系统多体动力学模型，进行整车系统的非线性动力学建模、分析和仿真计算；采用ESP和EPS传感器信息融合的方法，联合动力学模型和运动学模型观测ESP、EPS联合协调控制中的关键车辆状态信息；依据ESP和EPS控制方式的特点，进行基于安全边界的ESP和EPS集成控制优化；为验证理论分析和仿真计算结果的正确性，搭建了硬件在环驾驶员在回路仿真实验平台，开发了ESP和EPS电控子系统及集成控制器样件，并装于试验汽车上进行道路行驶试验。大量的试验结果验证了理论研究的正确性。在核心期刊上发表论文12篇，国际会议上发表论文1篇。在已发表的论文中，有1篇被SCI收录，11篇被EI收录。获得2项国家发明专利授权，出版专著2部。培养博士生和硕士生共9人。本项目的研究为“人-车-路”闭环系统中的ESP和EPS集成控制研究提供理论支持，并通过硬件在环实验、实车实验、控制器实现等方面开展的深入研究，为集成控制技术及其产业化应用提供新的方法与技术支撑。