5.2. 基于EMB系統(tǒng)的車輛穩(wěn)定性控制

車輛穩(wěn)定控制是指車輛在突然轉(zhuǎn)向、道路激勵(lì)突變等緊急情況下，在駕駛或制動(dòng)過程中保持穩(wěn)定運(yùn)行的能力?；贓MB系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，如高精度和快速響應(yīng)，以及電子控制，更容易結(jié)合先進(jìn)的復(fù)合輔助駕駛控制算法，更好地保持車輛的穩(wěn)定性，實(shí)時(shí)監(jiān)控和跟蹤車輛的運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)行反饋調(diào)整。一般來說，穩(wěn)定控制可以分為縱向穩(wěn)定控制和橫向穩(wěn)定控制?，F(xiàn)有的基于EMB系統(tǒng)的車輛穩(wěn)定控制方法見表14。

表14. 基于EMB系統(tǒng)的車輛穩(wěn)定性控制方法

(1) 在縱向穩(wěn)定性控制方面，燕山大學(xué)的徐采用邏輯閾值控制方法實(shí)現(xiàn)了防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）的應(yīng)用。邏輯閾值控制方法是依據(jù)車輪加速度和滑移率的閾值來控制制動(dòng)壓力的增減及維持，從而使車輪滑移率能維持在最佳滑移率附近，以獲取最佳地面制動(dòng)力。仿真結(jié)果表明，基于機(jī)電制動(dòng)（EMB）系統(tǒng)的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）控制更為精確、高效且能耗更低。重慶大學(xué)的夏和李 基于夾緊力反饋信號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩連續(xù)閉環(huán)控制這一特性，提出了一種優(yōu)化的邏輯閾值控制方法。在防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）控制過程中，依據(jù)車輛滑移率和制動(dòng)減速度，直接給出制動(dòng)轉(zhuǎn)矩增減的梯度，以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的調(diào)整，將滑移率控制在穩(wěn)定區(qū)間內(nèi)。邏輯閾值控制方法不涉及數(shù)學(xué)模型，具有響應(yīng)速度快、成本低的優(yōu)點(diǎn)。然而，其設(shè)計(jì)與調(diào)試較為復(fù)雜，且控制過程不穩(wěn)定。此外，由于其開關(guān)特性，它無法始終保持在最佳滑移率狀態(tài)。

韓國科學(xué)技術(shù)院的李等人 通過縱向加速度控制器（PI）計(jì)算預(yù)期電機(jī)轉(zhuǎn)速，以此動(dòng)態(tài)控制夾緊力，并運(yùn)用軌跡更新算法解決控制器與目標(biāo)之間的相位滯后問題，使其趨近預(yù)設(shè)的預(yù)期加速度曲線。這樣一來，在低風(fēng)險(xiǎn)制動(dòng)條件下，能夠?qū)崿F(xiàn)在停車前減少制動(dòng)輸入，從而提高乘坐舒適性。江蘇大學(xué)的董、田]；華中科技大學(xué)的張；湖南大學(xué)的張 ；吉林大學(xué)的韓 、楊和李等人提出了一種模糊 PID 復(fù)合控制方法來實(shí)現(xiàn)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）/ 電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)（EBD）（如圖 37 所示）。將預(yù)期最佳滑移率與實(shí)際滑移率之間差值的微分輸入到模糊控制器中，依據(jù)模糊規(guī)則生成 PID 控制的比例、積分和微分參數(shù)，進(jìn)而能夠?qū)χ苿?dòng)力進(jìn)行反饋控制。這種控制方法不僅具備 PID 控制精度高的優(yōu)點(diǎn)，還擁有模糊控制魯棒性強(qiáng)的優(yōu)勢。吉林大學(xué)的唐、饒，江蘇理工學(xué)院的王以及南通大學(xué)的沈等人通過將 BP（反向傳播）或 CNN（卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與 PID 控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）/ 牽引力控制系統(tǒng)（TCS）的控制。將車輛縱向速度、車輪速度、預(yù)期最佳滑移率與實(shí)際滑移率的差值及其變化率輸入到 BP 或 CNN 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)后，也可通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)獲得 PID 控制器的三個(gè)參數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行反饋控制，這使得控制更加精確，且具有良好的跟蹤適應(yīng)性。

圖 37. 采用模糊 PID 控制方法的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）控制框架

西華大學(xué)的黃 和長安大學(xué)的張通過模糊滑?？刂品椒▽?shí)現(xiàn)了防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）的控制。首先，通過滑模控制器將滑移率作為控制對(duì)象，使運(yùn)動(dòng)點(diǎn)始終位于基于最佳滑移率生成的滑模面上，然后進(jìn)一步設(shè)置模糊控制校正器，對(duì)滑?？刂破鞯妮敵鲞M(jìn)行模糊化處理，以便依據(jù)模糊控制規(guī)則對(duì)控制值進(jìn)行優(yōu)化。經(jīng)過這些過程后，利用去模糊化輸出控制制動(dòng)力。因此，有效抑制了常規(guī)滑?？刂频亩墩瘳F(xiàn)象，同時(shí)保持了滑?？刂频聂敯粜浴Ｎ鞅惫I(yè)大學(xué)的梁等人 基于滑?？刂铺岢隽艘环N自適應(yīng)非奇異快速終端滑模（NFTSM）控制方案，該方案利用徑向基函數(shù)（RBF）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法解決了估計(jì)系統(tǒng)中復(fù)雜干擾上界的難題，降低了滑模切換增益設(shè)計(jì)的保守性，并有效消除了抖振。

波爾多大學(xué)的貝寧 - 內(nèi)托（Benine - Neto）等人設(shè)計(jì)了一種具備防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）功能的新型非整數(shù)階魯棒控制器（CRONE）。其基于頻域控制的線性化模型使其能夠跟蹤車輪的參考角速度，并在車輛質(zhì)量、路況等不確定參數(shù)存在的情況下，顯著降低由測量噪聲引起的控制輸入波動(dòng)。

伊?？舜髮W(xué)的丁奇曼（Din?men）等人提出了一種防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）控制器的極值搜索方案。通過開發(fā)一種自優(yōu)化算法和觀測器設(shè)計(jì)，在無需估計(jì)路況的情況下，能夠使道路車輛在緊急制動(dòng)條件下的制動(dòng)力達(dá)到最大。

(2) 在橫向穩(wěn)定性控制方面，密歇根大學(xué)的向等人分析了線控制動(dòng)系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)和容錯(cuò)設(shè)計(jì)，研究了利用差動(dòng)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩控制橫向和橫擺穩(wěn)定性的有效性。因此，提出了一種模糊邏輯控制方案，該方案根據(jù)車輛狀態(tài)和路況將最優(yōu)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩施加到不同車輪上，從而實(shí)現(xiàn)橫向和橫擺穩(wěn)定性控制，并且通過車輛制動(dòng)模型的仿真驗(yàn)證了該控制方案的有效性。