电动汽车稳定性控制：横摆力矩与滑模理论应用

"电动汽车稳定性的横摆力矩控制 (2012年) - 张金柱, 张洪田, 孙远涛" 本文主要探讨了电动汽车稳定性控制的一个重要方面，即横摆力矩控制。针对轮毂电机驱动的电动汽车，研究者建立了一个包含七自由度的整车模型，以及非线性的轮胎模型，以更精确地模拟车辆的实际动态行为。七自由度模型考虑了车辆在垂直、纵向和横向的运动，有助于全面理解车辆的动态响应。 在该模型的基础上，作者提出了一种基于横摆力矩的控制策略。横摆力矩是影响车辆稳定性的重要因素，它由车辆两侧车轮的驱动力和制动力差产生，可以调整车辆的横摆运动，从而改善操控性能。他们利用线性二自由度车辆模型计算出理想质心侧偏角（车辆中心相对于行驶方向的侧向偏离角度）和理想横摆角速度（车辆围绕垂直轴的旋转速率），这些参数对于预测和控制车辆稳定性至关重要。 为了实现实际的横摆力矩控制，论文采用了状态观测器来估计车辆的实际质心侧偏角。状态观测器是一种数学工具，可以实时估算系统中无法直接测量的状态变量。然后，利用滑模控制理论设计了稳定性控制器。滑模控制是一种鲁棒控制策略，即使在存在不确定性和扰动的情况下，也能确保控制器的性能。 控制器通过独立控制每个车轮的驱动或制动，产生所需的横摆力矩，以纠正汽车的行驶状态。为验证控制策略的有效性，研究人员搭建了一个基于CarSim和Matlab/SIMULINK的虚拟仿真平台，并在双移线工况下进行了仿真实验。这种工况模拟了车辆在高速行驶时遇到的急转弯情况，对稳定性控制要求较高。 仿真实验结果显示，提出的稳定性控制器能够迅速调整各车轮的动力输出，有效地控制汽车的横摆角速度和质心侧偏角，防止车辆出现不足转向或过多转向的情况，从而确保车辆的实际行驶路径与期望路径保持一致，提升了汽车的操纵稳定性。 关键词：电动汽车稳定性；滑模控制；横摆力矩；质心侧偏角；横摆角速度 这篇论文属于工程技术领域，提供了对电动汽车稳定性的深入研究，为电动车的操控性能优化提供了理论依据和技术方案。通过横摆力矩控制，可以增强电动汽车在复杂驾驶条件下的安全性和驾驶舒适性。