王健，王金波*，于蓬，杨君，郑金凤

1.山东交通学院汽车工程学院，山东济南 250357；2.山东明宇新能源技术有限公司，山东济南 271100

0 引言

随着汽车的日益增多，道路交通变得越来越复杂，道路交通安全已成为世界性难题[1]。道路交通事故的统计表明，驾驶员反应不及时引发的事故占交通事故的80%，车辆追尾占交通事故的65%[2]。车辆高速避让属于汽车主动安全控制，避让技术的应用能够大大提高汽车行驶安全性[3]。

国内外学者将传统的比例积分微分(proportional integral derivative，PID)控制、最优控制、鲁棒控制等用于路径跟踪控制器的设计，但是这些控制方法存在各自的局限：PID控制虽然简单，但无法抑制外界干扰；最优控制、鲁棒控制可以抑制外界干扰，但程序复杂，难于工程应用[4-8]。

自抗扰控制兼顾PID控制和鲁棒控制的优点，能够排除车辆运动过程中参数的变化与外界干扰的影响[9-13]。本文中针对某轻型越野车高速避让工况，建立二自由度动力学模型，对车辆的路径跟踪控制策略研究进行。

1 车辆模型

建立车辆侧向动力学模型[14-16]如图1所示，图中：m为整车质量；ay为车辆质心处侧向加速度；Fy1、Fy2分别为车辆前后轮受到的侧向力；δf为前轮转角；Iz为横摆转动惯量；lf、lr分别为质心距离前后轴的距离；γ为横摆角速度；u为车辆质心纵向速度；v为车辆质心横向速度；vx为车辆质心速度。动力学方程为：

may=Fy1cosδf+Fy2，

(1)

Izγ=lfFy1cosδf+lrFy2，

(2)

车辆动力学状态方程为：

(3)

式中：cf、cr为前后轮侧偏刚度；α1、α2为前后轮侧偏角；β为质心侧偏角。

2 控制策略

为了保证车辆高速行驶时能够安全、快速地避让前方障碍物，需要对路径跟踪的控制策略进行研究。……