李亮--汽车动力学稳定性控制研究进展[精].ppt

汽车非线性动力学与稳定性控制
李亮
博士,副研究员
汽车动力学与控制课题组
清华大学汽车安全与节能国家重点实验室
2013年4月19日
汽车动力学稳定性控制技术进展
提纲
汽车瞬态非线性动力学建模
二
失稳过程测量与预判
三
动力学稳定性控制算法
四
研究背景
一
小结
五
2
国际技术发展趋势
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一、研究背景
我国技术与行业现状
交通安全形势严峻,交通事故伤亡 10万人/年;
自主开发汽车安全等级较低;主动安全系统严重依赖国外技术与产品;关键零部件技术自主发展缓慢!!
一、研究背景
ESP是汽车动力学与控制领域最核心技术代表,其系统构成最早由Van Zentan等提出。目前被德国Bosch、美国TRW等少数企业垄断。
采用ESP成为解决汽车稳定性控制、提高主动安全的首要技术手段。据统计采用ESP能将交通事故伤亡率降低30%以上。
美国、欧盟自2012年期实施法规,强制安装ESP。
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ESP系统构成
ESP工作原理
ESP:汽车动力学稳定性控制系统
ABS:汽车制动防抱死系统
TCS:牵引力控制系统
AYC:主动横摆力偶矩控制系统
我国ESP技术缺失,自主品牌出口欧盟因ESP技术缺失无法满足新的安全法规要求。
“华晨再遭欧洲碰撞门,骏捷缺少ESP被判零星”《中国汽车报》,
课题组ABS关键技术,曾获中国汽车工业科技进步一等奖(2005)
突破ESP关键动力学与控制核心技术成为我们近年来的攻关重点。
一、研究背景
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关键科学问题
ESP控制在稳定、欠稳定区域效果明显,但仍无法防止汽车完全失控事故发生。—— NHTSA Report,DOT HS 810 794,July,2007.
本人在2008年,提出了汽车失稳临界区域概念,界定ESP由稳定滑向失稳过程,临界失稳时汽车由准稳态向瞬态非线性快速过度,过度时间100ms量级。
稳定、欠稳定区
失稳临界
研究目标
开展失稳临界区域汽车动力学稳定性控制研究,揭示汽车失稳机理,研究失稳防止控制算法,研制动力学稳定性控制器。在实现ESP基本功能样机基础上,进一步向失稳临界区域拓展,全面防范汽车极限工况失稳。
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批准号
负责人
项目名称
经费
50575120
宋健教授
基金面上项目:基于驾驶员驾驶意图识别的汽车动力学稳定性控制方法
25万
50905092
李亮
青年基金项目:失稳临界区域汽车动力学状态实时观测与稳定性控制方法研究
20万
51275557
李亮
基金面上项目:汽车失稳临界区域非线性瞬态动力学定量描述理论和模型预测控制方法研究
84万
51422505
李亮
优秀青年基金:汽车三维空间稳定性机理与多安全系统协同
100万
04专项
李亮
ESP全工况性能模拟测试试验台研制
620万
基金支持
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一、研究背景
汇报内容
汽车瞬态非线性动力学定量分析
二
失稳过程测量与预判
三
动力学稳定性控制方法
四
研究背景
一
小结
五
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二、汽车瞬态非线性动力学定量分析
面向控制动力学建模
1
面向结构建模:ADAMS模型
4轮15DOF模型
实时仿真
4轮7DOF模型
在线控制
修正的HSRI轮胎非线性建模
整车与轮胎动力学参量耦合:
轮胎参量:[λ, α, μ, Fz, Vwh]
整车参量:[ax, ay, Vx, β, σst]
实现了HSRI物理特征模型在大联合滑移的非线性区域内根据运动参量在线修正的建模方法,解决了轮胎模型精确定量化与运算实时性同时满足的难题。
模型精度:偏差<10%,16位机单次运行时间< 3ms
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二、汽车瞬态非线性动力学定量分析
面向控制动力学建模
1
4轮7DOF模型:在线控制
修正的HSRI轮胎瞬态非线性建模
模型
耦合
轮胎:
[λ, α, μ, Fz, Vwh]
整车:
[ax, ay, Vx, β, σst]
实现了在大联合滑移的非线性区域内根据运动参量在线修正的建模方法,解决了模型精确定量化与运算实时性同时满足的难题。
模型精度:偏差<10%,16位机单次周期< 3ms
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