车辆的行驶安全一直是汽车领域的重点研究问题。汽车主动安全技术随着科技的发展不断取得新的研究成果,从完全的人工驾驶,到各种辅助驾驶系统的加入,再到自动驾驶的实现,表明了汽车主动安全技术的应用对汽车领域的发展越来越重要。车辆稳定性控制是汽车主动安全技术发展过程中的重要成果,为车辆的安全运行提供了非常重要的保障作用。电子稳定控制系统(ESC)作为车辆装配的主动安全系统使车辆运行的稳定性有了显著的提高,有效地保证了车辆的驾驶安全,可以防止车辆发生转向过度、转向不足、侧翻和侧滑等驾驶事故,在很大程度上避免了人员伤亡。车辆稳定系统的某一执行器故障会导致该车轮的轮胎力突然变化,使车辆的可执行驱动空间受限,车辆的车速和前轮转角也因为执行器发生故障被限制在一定范围内,车辆因此失去行驶稳定性和驾驶安全性。本文提出了一种针对执行器故障的容错控制方法能够降低故障带来的影响,容错控制可使车辆在减性能的情况下尽量保轨迹且安全运行。本文为主动容错控制研究,车辆稳定系统的执行器故障信息假定为已知信息。本文的容错控制主要分为两部分:容错控制I为带约束的二次规划优化算法;容错控制Ⅱ为重构上层控制器和弱化控制目标。本文建立了包含车辆稳定系统执行器故障影响的七自由度车辆模型,并采用分层的设计理念进行容错控制方法设计。首先,在上层控制中,以车辆的纵向速度偏差、侧向速度偏差和横摆速度偏差作为输入量,采用多输入多输出的最优控制设计了上层稳定控制器,使车辆实际的状态量能跟踪上状态量的参考值,并且获得了保证车辆稳定运行的纵向合力、侧向合力和横摆合力矩。其次,在下层控制中,先以轮胎摩擦圆原理为依据,求解出轮胎力的有效作用范围,并加入执行器故障的影响求得轮胎力的容错控制可行域,然后以轮胎力的容错可行域为基础推导出车辆运行的合力与合力矩的容错控制可行域。针对因执行器故障出现的纵向力、合力与合力矩超出其容错可行域的情况,通过带故障约束二次规划算法得到制动力的优化分配结果,使分配后的结果满足容错可行域。然后,在上述的二次规划分配方法不存在可行解时,先采用弱化控制系统的输入的方法,即引入弱化系数减低车辆行驶速度并减小前轮转角,同时采用重构上层控制器方法,即引入重构系数对上层控制器的输出进行调整;再通过上述二次规划算法将上层控制器输出的合力与合力矩合理的分配到故障车轮和正常车轮,实现容错控制。最后,在Matlab/Simulink中搭建系统模型进行车辆稳定系统执行器故障的容错控制仿真实验,实验结果验证了提出的容错控制方法对解决车辆稳定系统执行器故障问题的有效性。