崔宏耀

（黑龙江工程学院，黑龙江哈尔滨150050）

车辆操纵稳定性的半主动控制策略

崔宏耀

（黑龙江工程学院，黑龙江哈尔滨150050）

为了有效的加强汽车转向行驶、变向行驶的稳定性，应对车辆操纵稳定性存在的问题，引入了半主动控制模型并以此为基础创造了控制的模型。通过对设定的参数的改变来达到修改车辆行驶路况的作用，可以适当的改变阻尼的大小、车身倾翻的程度，对于车辆行驶操纵的实际情况进行模拟。模拟实验的结果让我们了解到半主动控制有效的提高了车辆操纵的稳定性，减少了车辆变向行驶过程中倾角，也使得加速度缩小了一般，不稳定因素下降了35.2%。所以说半主动控制系统能够增强车辆操纵的稳定性，极大的减少车辆变向行驶侧倾的角度。

半主动控制；车辆；稳定性；策略

1 影响车辆稳定性的因素

在理想的直线型行驶过程中，认为车辆装载的物品质量分布是均匀的，在这种情况下，通过上面的表达式可以知道R=0，若是在行驶过程中导致了一边的车轮脱离了地面，就说明此时f1=0或者f2=0，计算出来R=±1.如果车轮在行驶的过程没有出来车轮脱离地面的情况，则R＜1，说明车辆操纵的稳定性极高，R的绝对值越高就说明稳定性控制得越好。

2 模型的建立

半主动控制系统是在原有的控制系统上进行改善，最为主要的就是将减振器的内部运行器件进行改良，使得能够通过调节控制系统达到控制阻尼大小的目标，连续变化的阻尼可以很好的调节车辆的侧倾状态。在这种情况之下我们仅考虑车辆在进行变向运动的过程中离心力产生的影响，由于车辆行驶的特点可以发现前后轮的运动状态是相接近的，所以只需要对一个车轴进行模型的建立就行了，简化了操作的步骤。

在一般情况下，车辆的左右车轮是相互对称的，此时就有：

rn1R=rn1L=rn1；K2L=K2R=K2；K1＝K1；R＝K1

为了将复杂的情况简单化，车辆在进行变向运动时不需要考虑路面不平整的影响，也就是说此时，通过物理量之间的表达及方式可以知道：

X1=Z2；X2=Z2；X3=Z1L；X4=Zl1

X5=Z1R；X6=Z1R；X7=Z1R；X8=H

通过物理量之间的表达及方式可以知道经过整理之后得到车辆运行的状态方程为：

X=Ax+BAy

3 控制器的建立

通过左右侧弹簧的变形可以直接考量车辆在运行过程中侧倾角的情况，也就是说左右车轮的承载能力的不同直接影响了车辆操纵的稳定性。所以为了更加准确的将车轮倾角的情况通过线性的关系表示出来，减振器中控制阻尼变化大小的控制器可以进行连续的控制，弹簧的变形量以及车辆速度的变化之间就会存在一个线性关系。在这个过程中输入量为车辆运行的速度的大小，直接的影响结果是弹簧形变的不同，输出量为弹簧的形变。

4 模拟分析

为了让模型搭建更加的有说服力，根据车辆的实际情况进行了模拟的分析，并将车辆的各项数据参数运用到模型当中，具体如下：

采用奔驰（Mercedes-Benz）某款车型的单轴模型的参数值作为参考参数，

m1=25 kg

k1=1.69^10N/m

m2=660 kg

k2=1.3^10N/m

B=1.565m

J2=400 kg/m2

Hg=0.5m0

输入信息为了确保分析的方便性，采用的是正弦信号，这种信号的特点就是能够有效的反映车辆在紧急刹车或遇到不平路面时的反映情况，并将车辆的运动情况通过数学表达式充分的表现出来，进行线性的分析。该模拟分析对于侧倾角大小、加速度以及速度的变化都有着明确的说明，可以将变化的情况通过曲线的方式表达出来。

速度的变化情况曲线反映，通过半主动控制系统与传统控制系统的比较，其最大的倾角由原先的0.2885减小到了0.1045减小的程度达到了61.3%，侧倾角绝对值也由原先的0.0923减小到了0.0342也减少了60%左右。通过加速度的表达曲线可知，加速度的变化也由10.0954 rad/s减小到3.5345 rad/s，减小了60.8%，加速度的绝对值也减少了近65%.通过综合的分析可以发现，车辆操纵的稳定性相比传统的控制提升了35.7%，也就说明半主动控制的运用有其实际的意义，能够增加车辆运行的稳定效果。

5 结束语

通过模拟分析可以了解到，与传统的控制系统相比较，半主动控制系统的引入对车辆加速度、速度以及侧倾角都有着减小的作用，并且在测试的过程中也能发现，整个过程中很难出现有剧烈震荡的过程，也就说明车辆在行驶在复杂的路况上时，也能保持其基本的稳定性，车辆可以通过半主动控制系统及时的调节好车辆的状态，将减振器的效果有效的发挥出来，阻尼的线性变化也会更加的明显。这样车辆在行驶的过程中稳定性的提高，也就提高了车辆乘坐的舒适度。车辆整个的振动影响因素也被降到了最低值，使得车辆具备了最基本的运载性能。所以说半主动控制系统对于改变侧翻因素，和减少事故的发生有着重要的作用。当然相比于主动的控制系统，半主动控制对于倾侧的状态调整以及振幅的减小等方面没有做到一定的效果，但是主动控制效果的取得是另外安装了其他的装置，在无形中提高了车辆的运行成本，并且车辆在行进中的能源损耗也非常的大。半主动控制的工作原理只是对减振器进行了优化，改装成了对阻尼线性变化的调节，而且这个过程不需要提供外部能量就能完成，在原先控制的基础之上进行能量供给就行。所以说从安装的程序以及成本方面考虑都有其优越性，所以车辆操纵稳定性的半主动控制在以后车辆性能的提升方面有着很大的发展空间。

[1]张海涛.基于半车模型的主动悬架控制器设计与仿真[D].安徽工程大学，2012.

[2]张连军.半主动悬架系统对汽车侧翻稳定性的改善[J].黑龙江交通科技，2008，（10）：80.

[3]赵开林.汽车半主动悬架模糊控制研究[D].华东交通大学，2007.

[4]余强，马建.半被动悬架系统对汽车侧翻稳定性的改善[J].长安大学学报（自然科学版），2005，（04）：73-76.

[5]余强，马建.半主动悬架系统对汽车侧翻稳定性的改善[J].交通运输工程学报，2005，（01）：53-56.

Sem i-active ControlStrategy for Vehicle Hand ling Stability

CUIHong-yao
（Heilongjiang Institute of Technology，Harbin Heilongjiang 150050，China）

In order to effectively enhance the stability of vehicle steering and variable steering，and to deal with the problems of vehicle handling stability，a semi-active controlmodel is introduced and a controlmodel is created based on it.Through the change of the set parameters tomodify the role of vehicle traffic conditions，you can change the size of the damping，the extent of the body tipping，the actual situation for vehicle driving simulation. The results of the simulation experiment let us understand that semi-active control effectively improves the stability of vehicle handling，reduces the inclination of the vehicle in the process of variable direction，also makes the acceleration reduced in general，unstable factors decreased by 35.2%.So that semi-active control system can enhance the stability of vehicle handling，greatly reducing the direction of the vehicle to roll the roll.

semi-active control；vehicle；stability；strategy

U463.33

A

1672-545X（2017）04-0274-02

2017-01-23

崔宏耀（1971－），男，黑龙江人，硕士，副教授，汽车电子控制。