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关于低附着路面的弯道制动控制的探究
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2017-11-24
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汽车防抱死制动系统（ABS）在弯道工况工作时，需要考虑转向对稳定性造成的影响。为了提高汽车在弯道制动的稳定性，传统方法是通过制动减小离心力达到稳定车身的效果［1］；通过分配车轮制动力或采用主动转向技术，实现对车辆稳定性控制［2-3］。但是，由于载荷转移造成车辆失稳导致转向制动过程中的稳定性不能得到有效解决。为此，本文从转向过程中的整车力学特性分析着手，研究转向与制动力之间的关系，综合传统方法，找出能够解决上述问题的控制策略。
1 车辆失稳的原因分析
1.1 车辆转向模型
考虑到汽车结构的复杂性，需要对其进行必要的简化：
（1） 认为整车是由车身和4个轮胎组成，其中车身为一个刚体；
（2） 忽略侧倾角对整车动力性能的影响；
（3） 认为汽车的初始状态是在稳定圆周上匀速行驶。
以左转弯为例建立7自由度汽车转向模型，如图1所示。
式中m 为整车质量，νx为车体的纵向车速，νy为车体的侧向车速，a、b 为车辆重心离前、后轴距离，c 为轮距，h为质心高度，δ 为转向轮角度，ω 为车轮角速度，γ 为横摆角速度，Iz为车辆绕坐标o 的转动惯量，J 为车轮转动惯量，Fx （1， 2， 3， 4）、Fy （1，2， 3，4）
为车轮对地的纵向和侧向力，Fzi为车轮载荷，T 为制动力矩，μ 为地面摩擦系数，Fb
为制动力。
1.2 车辆失稳的原因
汽车转向过程中， 由于前轮的侧偏角导致汽车产生侧向力， 使得汽车产生横摆角速度， 进而使后轮产生侧偏角和侧向力。在整个过程中，可能影响汽车稳定性的因素有：
（1） 车轮抱死。根据单轮模型， 为防止车轮抱死， 制动器制动力必须小于地面给车轮的摩擦力［ 4］：
Fb《μFzi （11）
（2） 离心力引起侧滑。车辆以速度Vx在半径为r 的圆周上运动，一旦离心力大于轮胎提供的侧向力Fy，就会造成车辆失稳。
（3） 汽车在某些行驶工况下造成的过度转向。研究表明， 转向不足的车辆具有一定高速稳定性， 但一般情况下， 车辆在弯道制动时会有向内侧偏转的趋势［ 5］。造成这种趋势的原因。是车辆制动时后轮载荷较大程度地向前轮转移，使得正向力矩大于反向力矩。
1 车辆失稳的原因分析
1.1 车辆转向模型
考虑到汽车结构的复杂性，需要对其进行必要的简化：
（1） 认为整车是由车身和4个轮胎组成，其中车身为一个刚体；
（2） 忽略侧倾角对整车动力性能的影响；
（3） 认为汽车的初始状态是在稳定圆周上匀速行驶。
以左转弯为例建立7自由度汽车转向模型，如图1所示。
式中m 为整车质量，νx为车体的纵向车速，νy为车体的侧向车速，a、b 为车辆重心离前、后轴距离，c 为轮距，h为质心高度，δ 为转向轮角度，ω 为车轮角速度，γ 为横摆角速度，Iz为车辆绕坐标o 的转动惯量，J 为车轮转动惯量，Fx （1， 2， 3， 4）、Fy （1，2， 3，4）
为车轮对地的纵向和侧向力，Fzi为车轮载荷，T 为制动力矩，μ 为地面摩擦系数，Fb
为制动力。
1.2 车辆失稳的原因
汽车转向过程中， 由于前轮的侧偏角导致汽车产生侧向力， 使得汽车产生横摆角速度， 进而使后轮产生侧偏角和侧向力。在整个过程中，可能影响汽车稳定性的因素有：
（1） 车轮抱死。根据单轮模型， 为防止车轮抱死， 制动器制动力必须小于地面给车轮的摩擦力［ 4］：
Fb《μFzi （11）
（2） 离心力引起侧滑。车辆以速度Vx在半径为r 的圆周上运动，一旦离心力大于轮胎提供的侧向力Fy，就会造成车辆失稳。
（3） 汽车在某些行驶工况下造成的过度转向。研究表明， 转向不足的车辆具有一定高速稳定性， 但一般情况下， 车辆在弯道制动时会有向内侧偏转的趋势［ 5］。造成这种趋势的原因。是车辆制动时后轮载荷较大程度地向前轮转移，使得正向力矩大于反向力矩。
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