基于稳定状态预测的汽车侧向稳定性控制

李绍松，王旭阳，范阳群，于志新，崔高健

(长春工业大学 机电工程学院，吉林 长春 130012)

0 引 言

技术一直是交通运输系统新发展的核心。从车辆的角度来看，安全措施可以大致分为主动安全和被动安全，它们对提高车辆安全性能具有深远的影响。车辆主动安全系统是指为预防和避免事故发生而设计的汽车系统，与车辆被动安全不同，主动安全具有在发生事故前减轻伤害严重性的功能。常用的主动安全系统有车身电子稳定系统(ESP)、自动紧急制动(AEB)、自动紧急转向(AES)等[1-2]。

模型预测控制(MPC)凭借在处理多目标优化及约束问题方面的优势，在汽车侧向稳定性控制领域备受学者青睐。轮胎对于车辆动力学稳定性至关重要,当车辆侧向加速度较小时，轮胎力处于线性区域。此时，可以用线性轮胎模型设计AFS控制器，有利于减少MPC的计算负担。当车辆的侧向加速度较大，或者道路附着系数较低时，轮胎力处于非线性区域，线性轮胎模型将不能反映轮胎力的实际变化趋势。因此，在设计控制器时采用非线性轮胎模型是非常必要的[3-4]。然而，非线性MPC需要在线求解带约束的非线性优化问题，计算负担繁重[5-6]。

许多学者在进行汽车稳定性研究时通常假设侧偏角和前轮转角为较小值[7-8]，但不适于高速极限工况下轮胎侧偏角较大的情况。为了利用轮胎的非线性特性，文献[9]以前轮侧向力而非前轮转角作为控制系统的输入，将非线性轮胎模型融入到线性MPC中；文献[10]在……