非线性观测器在车辆质心侧偏角估计中的应用

"本文提出了一种基于非线性观测器的车辆质心侧偏角(VBSSA)估计方法，通过建立非线性双轨模型，验证模型精度，并推导线性化观测器以实现精确的侧偏角估计。适用于汽车稳定性控制系统(ESC)中的状态估计，以提高操纵稳定性和主动安全性。" 在车辆稳定性控制领域，电子稳定系统(ESC)或电子稳定性程序(ESP)对于防止汽车侧滑和保持驾驶安全至关重要。其中，质心侧偏角是评估汽车动态性能的关键参数，但因成本考虑，车辆通常不配备直接测量此参数的传感器。因此，通过状态估计技术获取质心侧偏角变得尤为重要。 文章详细阐述了如何构建一个非线性的双轨模型，该模型考虑了车辆的动力学特性，包括纵向、侧向和横摆运动，同时考虑了载荷转移现象。模型经过实验验证，确保了其在描述车辆行为时的准确性。接着，作者通过对实时估计的状态矢量进行线性化处理，设计出一种线性化观测器。这种观测器可以对车体侧偏角进行实时且相对精确的估计，尤其是在汽车操纵稳定性达到极限之前。 状态估计方法通常涉及车辆动力学模型，本研究采用的3自由度模型包括纵向、侧向和横摆运动，同时考虑了前轮转角和四个车轮上的纵向力。观测器不仅估计横摆角速度，还同时估计车速和质心侧偏角，从而提供全面的车辆状态信息。 通过仿真数据，该方法的有效性得到了验证。研究表明，所提出的线性化观测器能够在汽车面临潜在危险工况时，如侧滑或打滑，提供准确的质心侧偏角信息，这对于ESC或ESP系统的及时介入和控制决策至关重要。 基于非线性观测器的车辆质心侧偏角估计方法为车辆动态控制提供了新的解决方案，有助于提升汽车的操控稳定性和主动安全性，特别是在没有直接传感器的情况下，为车辆状态的实时监测提供了有效途径。