基于横摆角速度的汽车基于横摆角速度的汽车ESP系统的设计系统的设计
引言 电子稳定系统（ESP）、制动防抱死系统（ABS）和驱动防滑控制系统（ASR）的扩展是汽车主动安
全装置的一种形式。在紧急情况下，能辅助驾驶员自动控制汽车，在汽车侧向力还未达到地面最大附着力前提
下，通过对驾驶员的动作和路面实际情况进行判断之后，对汽车的行驶状态进行及时的干预，以保持汽车的稳
定的行驶。本文以某型轿车为研究对象，以横摆角速度作为汽车稳定性控制的主要变量，控制方法采用PID控
制，设计PID控制器，对汽车ESP进行仿真研究。 1 整车模型的建立 汽车整车模型的建立采用的是比
较先进的计算机自动建模的方法，即利用ADAMS/CAR建立非常直观形象的物理模型，其能够比较真
引言引言
电子稳定系统（ESP）、制动防抱死系统（ABS）和驱动防滑控制系统（ASR）的扩展是汽车主动安全装置的一种形
式。在紧急情况下，能辅助驾驶员自动控制汽车，在汽车侧向力还未达到地面最大附着力前提下，通过对驾驶员的动作和路面
实际情况进行判断之后，对汽车的行驶状态进行及时的干预，以保持汽车的稳定的行驶。本文以某型轿车为研究对象，以横摆
角速度作为汽车稳定性控制的主要变量，控制方法采用PID控制，设计PID控制器，对汽车ESP进行仿真研究。
1 整车模型的建立整车模型的建立
汽车整车模型的建立采用的是比较先进的计算机自动建模的方法，即利用ADAMS/CAR建立非常直观形象的物理模型，其
能够比较真实地反映出汽车动力学特性。需要建立的汽车子系统模型有：前后悬系统、转向系统、发动机系统、前后轮系统、
制动系统模型等。整车模型建立完成之后，通过蛇形试验对模型的合理性进行检验。
2 理想二自由度模型的建立理想二自由度模型的建立
在仿真过程中控制系统需要实际横摆角速度和理想的横摆角速度作比较，因此需要建立汽车理想参考模型如图1,通常是建
立二自由度线性单轨模型来计算得到汽车的参考横摆角速度。
图1中Fyf为前轮所受侧向力、Fyr为后轮所受侧向力，u1为前轴中点速度，u2为后轴中点速度。
由图1可以得到汽车运动方程：
其中：
将式（2）代入式（1）进行拉氏变换得到二自由度单轨模型传递函数，然后化简可以得到理想横摆角速度公式：
3 PID控制器的设计控制器的设计
PID控制器是一种线性控制器，控制原理如图2所示。在PID的调节下，控制器对误差信号分别进行比例、积分、微分3种
运算，其结果加权和构成系统控制信号，传递给被控对象加以控制。
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