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车辆的安全性及操纵稳定性对汽车来说尤为重要。国内外专家和学者们不断地研究和改进主动前轮转向系统(Active Front Steering,以下简称AFS)与电子车身稳定系统(Electronic Stability Program,以下简称ESP),AFS与ESP联合控制已成为未来车辆控制技术的发展方向。本文结合国内外研究现状,分析AFS与ESP控制原理,实现对AFS与ESP的协调/集成控制。具体工作内容如下:(1)考虑车辆的纵向、侧向和横摆运动及四个车轮绕其中心轴线的回转运动,建立七自由度整车模型。考虑轮胎受非线性因素的影响,采用Dugoff轮胎模型分析轮胎受力。基于线性二自由度参考模型,考虑轮胎侧偏力达到侧向附着极限的情况,确定了横摆角速度与质心侧偏角的理想值。(2)基于以上模型,以横摆角速度为控制目标,采用PID控制、积分分离PID控制、模糊控制、模糊PID控制、线性二次型最优控制及滑模控制原理设计AFS。(3)考虑到直接测量车辆质心侧偏角难度较大且路面附着系数受路面变化的影响,分别根据线性扩张观测原理估计车辆质心侧偏角,利用模糊辨识原理估计轮胎-路面附着系数,并进行仿真验证。基于以上模型,同时把横摆角速度与质心侧偏角作为控制目标,根据PID控制、模糊控制、模糊PID控制、滑模控制原理设计ESP,然后又通过对轮胎侧偏刚度的自适应设计了ESP控制器。通过轴间载荷分配计算车轮制动力,通过制定单轮制动车轮选择策略对车轮施加制动力,共同组成ESP。(4)将车辆的操纵性、稳定性与轨迹保持性能作为观测指标,通过在正弦工况与双移线工况仿真确定控制效果最好的AFS与ESP,接着制定了AFS与ESP协调控制策略,最后基于李雅普诺夫直接法设计了AFS与ESP集成控制器,将AFS作用部分用滑模控制代替,构成了两者的集成控制。通过对比在侧向风工况、正弦迟滞工况及高速低附着路面双移线工况下无控制、AFS单独控制、ESP单独控制、AFS与ESP协调控制及集成控制的效果,最终得出以下结论:AFS与ESP单独控制时的效果良好,AFS与ESP协调控制效果较好,能够满足车辆对操纵性、稳定性及轨迹保持性能的要求,达到控制车辆的目的,AFS与ESP集成控制效果良好,可以为底盘集成控制系统的开发提供参考。