用于自适应巡航控制的汽车纵向动力学模型的建立







 
! 

#$%&'#$%#$& (%))# ( **)%+)+
)''% ('#
$,,, (!#$%&' )-(. /0 /  ()*+,-.&'/01!23/45 

 

122!#$%&'()*+,-. %/0123456789:;%=3?@A78BCDEF122G%HIJKBCBCLMNO%P12212PQR34SHD9:;%BC& 
1
  4    , ,!
,(.-5122,6)-67-578--,67678,--6 89-5,-5-6-5-5122 -6-.122667678 (:5122:--:-670*+,-.&'89:;&'0/='89?@A*BC/DEFG,HIJKLMNOPQRSTU'TUVWXY?,Z[\]^+/IJ_`;abcdef/,gh45+()122/01!23;iCj122/klV)&'mn/,ojcd122&'/0!23pq;Qrstu=vw)122'8923/xe,yzb,()122/01!23,6{=|}~23,€‚YbƒB'/„…†‡;ˆ‰,Š3‹Œax45b01!23,,(32&'mnjŽ3122‘’b“”;01!23122•j0/1–‘’&',—,


0/[!˜™š›šœ˜;sš˜žŸ,0/! ¡¢a(#$$!%&£V(?¤¥a0C‰¦/§6!:a¨!:a0©ª«:%a¬­®¯,ab°±,ŠŸ ¤¬­®¯%²a;!#$%&'(
 ab³,´µ122/¶·,j01!23¸›Ÿ¹²(@0a‰¦ƒ:A¦º»jO¼/½¾¿À:BL=Á‰Â/ÃÄÅÆVÇ»j½;(=ƒÃÄ'8'ÃÄȘ/01!23a('$'$($&)#)##=ab°±ÈÉ£,ÊË(*&#)##)
´µ0ÌÍ,¨!Îma(&&(&)%(=§6ÃÄ'8'ÃÄQaÏ{,0/]ЯBÑÏ{/ ¡¢Îma('$'$)$&*sŠe¢V(*a©/ÒÓ«:aÔÕ¨!:?¤¥a0Я]Я:'?'¤¥aƒÃÄ'ÃÄ:)aÖ¦×:(aب!Ä:aÙÚ¦ÛÜ:)aب!8:a0©ª«:??¤¥a=?‰ÂCÂ/ÒÓ«:aÔÕ¨!8;=23ÝkrÞj=23‘’b,ßV×àáâ/Ù!86?C8ã/23,ätå(/æ°±|}~=23;=猍›šœ˜;)$*+,'(=Я¾€Ÿ£Îm(+&'$'#£V(a=ÒÓ«:+a=ÒÐ:'a=èé/ÃÄ:'a€ê!ëèé/DìíîïE;=|}~23a('&,++£V(ð(ñò,¹²óÙôõsÍöÕ÷øŸ,|r/ù8a(&,+'¾€Õ÷úûü¢‚Y(&$ýþ/æ
‘‘Õ管的气流,它由节气门角度o决定:m=M-Y(m)t(o)(ll)式中:M为全开节气门时的流量;t(o)为节气门经验函数,相对于o从0到90,其值从0变到l;Y(m)是压力影响函数,可按下式计算:Y(m)=l-exp9pp-l
 (l2)流出进气歧管的气体质量m也由Map图决定0此外,假设歧管中的气体为理想气体,则歧管中的压力可由下式转换:pV=mRt(l3)则扭矩的方程可写为:t=f(p,w)(l4)-85l-第2期詹军等用于自适应巡这个方程的优点是可以利用发动机制造商提供的发动机扭矩与歧管压力和发动机速度关系的Map图进行查表计算0此外,测量歧管中的压力比测量质量更加容易和精确03制动与驱动的切换标准从汽车纵向动力学模型可以看出,一旦由ACC控制算n获得期望的加速度a以后,就需要计算发动机扭矩和制动扭矩,但发动机和制动间何时切换需要建立切换标准0考虑到发动机存在怠速扭矩,因此可将发动机输出扭矩分为两部分:怠速扭矩t和普通扭矩t0将这两部分代入汽车纵向动力学方程,可得:t-t=Ba+rR+rCU-t(l5)定义残余加速度为a,它是t=t=0时的加速度,可得:a=lB(t-rR-rCU)(l6)因此,当期望的加速度a大于残余加速度a时,需要发动机产生扭矩来加速汽车,此时发动机工作;相反,当a小于a时,需要制动系产生制动扭矩来减速汽车,此时制动系工作0切换标准可表达为:当a2a时,发动机工作当aa时,制动系工作(l7)囹3驱动与制动间的切换标准Fig.3Switchcriterionbetweendrivingandbraking由于受决定切换条件的信号噪声有限的采样率~界面上模型值和实际值间的偏差以及其他因素的影响,任何控制系统中的切换面都存在潜在的滞后0为了消除切换中的颤振现象,如图3中实线所示,在切换界面上引入一个小的滞后0修改后的切换标准为:当a-a2h时,发动机工作当a-ah时,制动系工作(l8)式中:h为滞后的大小04模拟与仿真用上述方n建立汽车纵向动力学模型,以Santana轿车的参数为例,建立了ACC的DSC控制模型和汽车的纵向动力学模型,并编制仿真程序,对典型的ACC切入工况进行了模拟仿真0仿真的具体工况为:前车在50m处(大于期望安全距离47.7m)以30.5m/S速度切入,ACC车初始速度为27.7m/S,前车切入行驶20S后,以减速度为lm/S减速到20.5m/S后以该速度行驶,模拟结束时间为60S0速度仿真结果如图4所示,距离仿真结果如图5所示0囹4速度仿真结果Fig.4Simulationresultofvelocity囹5距离仿真结果Fig.5Simulationresultofdistance从图4和图5可以看出,由于实际距离大于期望的安全距离,ACC车迅速加速,以缩短与前车的距离,加速中ACC速度甚至超过前车的速-95l-!第36度,然后能很好地收敛于前车的速度,当前车速度改变后,ACC车能随着前车的速度变化而变化,且速度相应较快;实际距离能收敛于期望距离,当前车速度发生变化后,期望距离也相应发生变化,实际距离也跟随发生变化,最后收敛于期望距离0加速度仿真结果见图6,节气门开度仿真结果见图7,制动压力仿真结果见图80囹6加速度仿真结果Fig.6Simulationresultofacceleration囹7节气门开度模拟结果Fig.7Simulationresultof囹8制动压力模拟结果Fig.8Simulationresultofbrake!ressure从图6图8可以看出,ACC车的加速度变化与速度变化的规律一致0当ACC车加速时,发动机油门开度增加,汽车产生加速度;ACC车保持匀速时,油门开度维持在一定水平,以平衡汽车的
种阻力;ACC车减速时,松开油门踏板,踩下制动踏板,制动压力迅速上升,汽车实现减速,减到期望速度后,制动压力减为零05结论(l)依据ACC控制的恃点和要求,在合理简化假设的前提下,建立了汽车纵向动力学模型0(2)引入发动机二状态模型,以发动机歧管压力和转数为参数,查询Map图可获取发动机输出扭矩0(3)建立了驱动与制动的切换标准,并增加滞后来消除切换的颤振现象0(4)以Santana轿车参数为基础,利用DSC控制算n建立了仿真模型,对典型工况进行了仿真,仿真结果验证了模型的正确性0参考文献lYOShinOriYamamura,YOjiSetO,HikaruNiShira.AnACCdeSignmethOdfOrachievingbOthStringStabilityandridecOmfOrtCrOceedingOfinternatiOnalSym-pOSiumOnAdvancedVehicleCOntrOl,2002.2詹军.基于ACC的制动系统模型研究J.中国机械工程,2005,l6(5):450-452.ZhanJun.ReSearchOnmOdelOfbrakeSyStembaSedOnACCSyStemJ.ChinaMechanicalEngineering,2005,l6(5):450-452.3MOSkFaJJ,HedrickJG.AutOmOtiveenginemOdelingfOrrealtimecOntrOlapplicatiOnCrOceedingSOfthel987AmericanCOntrOlCOnference,l987.4ChOD,HedrickJG.AutOmOtivepOFertrainmOdelingfOrcOntrOlJ.ASMEJOurnalOfDynamicSyStemS,MeaSurementandCOntrOl,l989,lll:568-576.5詹军.汽车自适应巡航控制的动态表面控制器算n研究J.吉林大学学报:工学版,2005,35(4):363-367.ZhanJun.DynamicSurfacecOntrOlleralgOrithmOfvehi-cleACCJ.JOurnalOfJilinHniverSity(EngineeringandIechnOlOgyEditiOn),2005,35(4):363-367.(#$%&张祥