基于轮胎力动态估计与主动转向的新型ESP系统基于轮胎力动态估计与主动转向的新型ESP系统：未知摘要：车辆电子稳定系统能有效提高车辆在极限工况下的方向稳定性.针对传统直接横摆力矩控制（DYC）没有考虑轮胎附着力极限的局限，提出一种基于轮胎动力动态估计（TDE）算法的新型车辆电子稳定控制系统（ESP），在此基础上，通过主动前轮转向（AFS）协同控制，最大化利用车轮附着力.采用多元回归统计算法设计TDE控制器，采用基于统计数据的多项式拟合获得车轮附着力边界极限和最优动态滑移率上限值；采用模糊逻辑算法设计AFS控制器，补偿因附着力达到极限引起的横摆力矩不足.仿真结果表明，通过与AFS的协同控制，新型ESP能够在改善车辆的方向稳定性的同时，大幅降低车轮制动控制力，减少对车辆纵向速度的影响.?P键词：车辆电子稳定系统；轮胎力动态估计；主动前轮转向；集成控制；车辆动力学：U461.6文献标志码：AAbstract：ThevehicleElectronicStabilityProgram（ESP）caneffectivelyimprovethevehiclestabilityunderextremedrivingcondition.However，traditionalDirectYawControl（DYC）doesnotconsidertheadhesivelimitationoftireforces.Inordertoovercomethisshortage，anovelESPalgorithmwasproposedbasedonTireDynamicForceEstimation（TDE）inthispaperbinedwithActiveFrontSteering（AFS），thisalgorithmcanmakethemaximumuseofavailabletireforces.Basedonmultiplevariablesregressionalgorithmandpolynomialfitting，aTDEcontrollerwasdesignedtoobtainthetireadhesiveboundaryandtheupperlimitofoptimaldynamicslipratio.Basedonfuzzylogicalgorithm，anAFScontrollerwasdesignedtocompensatetheinsufficientyawmomentcausedbyadhesiveforceslimitation.Thisdevelopedalgorithmwasverifiedthroughsimulations，andtheresultsshowthattheproposednovelESPcansignificantlyenhancethecorneringstabilitybycollaborativecontrolwiththeAFS.Meanwhile，theproposedalgorithmcansignificantlyreduceactivebrakingforceofthewheelsandalleviateundesiredimpactonthevehiclelongitudinalspeed.Keywords：vehicleelectronicstabilityprogram；tiredynamicforceestimation；activefrontsteering；integratedcontrol；vehicledynamics随着人们对汽车安全技术的日益重视，先进的主动安全控制系统越来越多地应用于车辆上，如防抱死系统（AntilockBrakingSystem，ABS）、驱动防滑控制系统（TractionControlSystem，TCS）、主动前轮转向系统（ActiveFrontSteering，AFS）、主动悬架系统（ActiveSuspensionSystems，ASS）及电子稳定程序（ElectronicStabilityProgram，ESP）等等.多个主动控制系统并存时，系统之间必然存在相互影响，若能对此进行集成控制，不仅能减少硬件数量，还能协同提高车辆的运动性能.对此，不少学者对联合控制策略及其控制算法进行了理论研究.在联合控制方面，激n等人[1]通过联合AFS和ASS，提高车辆的操纵稳定性.Zhao等人[2]提出的集成ASS、AFS与DYC的分层控制器，有效地改善了车辆的操稳性能.陈无畏等人[3-4]对汽车电动助力转向系统和电子稳定程序进行了功能分配协调控制，补偿的回正力矩提高汽车稳定性，通过加权的方式实现ESP与ASS的分层协调控制.宋宇等人[5]搭建了ESP与四轮转向系统的分层式集成控制体系，该集成控制的车辆操稳性能优于其中的单独控制系统.Li等人[6]通过四轮转向系统和主动制动的组合控制来提高车辆操稳性和横向稳定性.周兵等人[7]在传统AFS控制基础上考虑路面附着条件的影响，提高车辆的操纵稳定性.ESP控制算法方面，应用较为广泛的有PID控制算法、模糊逻辑PID控制算法[8]、LQR控制[9]及滑模控制[10]等等.但是以上研究中均未考虑到轮胎摩擦椭圆的约束条件，极易造成制动力施加过度，而使得轮胎作用力急剧下降，影响车辆转向操稳性，因此有必要在ESP工作时，考虑轮胎力组合滑移限制条件.橡胶轮胎与地面之间的非线性摩擦力很大程度上决定其车辆运动的响应，在客观环境因素无法改变的情况下，如何发挥轮胎力的极限工作能力的问题一直是研究的重...