基于UKF算法的车辆质心侧偏角估计

丁红，赵林峰，周延明，刘晟昱，姚常瓦

（1.合肥工业大学 机械与汽车工程学院，安徽 合肥 230009；2.株洲易力达机电有限公司，湖南 株洲 412002）

近年来，车辆稳定性控制系统（electronic stability control,ESC）等主动安全控制装置的使用极大地降低了交通安全事故的发生。ESC是在制动防抱死系统（anti－lock brake system,ABS）和牵引力控制系统（traction control system,TCS）的基础上发展起来的新型主动安全系统，它通过比较车辆实际运行状态和理想状态来判断车辆是否处于失稳状态，并采用一定的控制逻辑来控制发动机的扭矩和轮胎的制动力，以防止出现制动抱死、后轴侧滑、驱动打滑等危险工况，使车辆保持稳定，从而具有良好的主动安全性。

在ESC控制算法中，通常采用横摆角速度和车辆质心侧偏角作为其控制变量。其中横摆角速度可以通过ESC中集成的横摆角速度传感器直接测得，但是质心侧偏角在实际运用中很难直接测量，通常需要利用通过其他可测的车辆状态参数（如车轮的轮速、侧向加速度、横摆角速度等）来间接估计得到。由于车辆实际运行过程中工况复杂，且车辆本身又是非线性的，故准确估计出质心侧偏角成为了车辆稳定性控制中的重点和难点问题。

本文基于车辆的非线性问题和质心侧偏角估计的准确性问题，采用统一指数（Uni－tire）轮胎模型的轮胎力，结合二自由度的整车模型，建立包括侧向运动、横摆运动和纵向运动的三自由度动力学方程，接着以该方程为基础，运用无迹卡尔曼滤波（unscented Kalman filter,UKF）算法来估计质心侧偏角。……