新能源汽车主动四轮转向稳定性控制技术分析

冯山耀

重庆长安汽车股份有限公司

摘要：新能源汽车是我国当前汽车研发领域的重点研究项目，而为了在汽车运行过程中保持良好的安全稳定性，应当在现有新能源汽车的基础上展开优化。新能源汽车在运行无法灵活改变控制规则，则在不同环境的运行中稳定性较差，在控制转向时的质心侧偏角、车轮转角以及横摆角速度等均不符合理想要求。针对于这样的问题，本文以某新能源汽车为例，为其创建动力模型，进而结合控制需求分析，创建了相应的控制方法，增设模糊控制器，并在测试后证明该方法可满足四轮转向下的控制稳定性要求。

关键词：新能源汽车；主动四轮转向系统；稳定性控制

引言：面对我国当前能源资源的节约使用需求，为降低能源消耗的基础上满足人民大众基于物质条件需求下对于汽车的购买要求，逐渐加大了新能源汽车的研发力度，促使新能源汽车成为了我国当前的热门话题。人们在关注新能源汽车节能效果的同时，对车辆安全性提出了更高的要求。在汽车运动中，需要通过主动四轮转向系统对前后轮转角加以控制达到良好稳定性，但是在实际中各项控制指标均不理想。

1 新能源汽车运行模型

1.1垂直受力状态

以某新能源汽车为例，根据其质量、质心侧偏角、前后轮运行过程中的转角以及侧偏刚度等创建相应的垂直受力模型，进而模拟其在运行过程中的受力状态，观前后轮状态。则垂直受力模型为：

（1）

在该模型当中，q表示为新能源汽车的重量；n表示为后轮与质心之间的间距；Guf以及Gur则分别表示前后轮主动悬架所对应的控制力；Lf与Lr则对应系能源汽车的前后悬架刚度参数；x代表了车辆运行中的位移程度；则表示为新恩源汽车的车辆俯仰角；uf与ur分别对应前后悬架的阻尼系数；bωf以及bωr则对应前后轮所产生的跳动速度；因此在该模型当中则Af以及Ar则分别表示为前轮以及后轮位置的弹簧力总和[1]。

1.2路面输入参数

基于新能源汽车的运动视角来讲，在运行过程当中转弯控制受到路面的影响，因此应当在垂直受力的基础上，分析路面影响，在模型中增加路面输入参数，即v表示为：

（2）

则在模型（2）当中路面结构系数使用到H0加以表示；一般路面静止状态下的白噪声均值表示为0，以b（e）加以代替；相应的g0则表示为运动截止频率。

1.3水平运动模型

结合上文中的模型以及路面参数，则生成了如（3）所示的运动状态模型：

（3）

其中S、R、N分别代表了系统矩阵、干扰矩阵以及控制矩阵。则相应的使用x表示为状态变量；i表示为输入控制参数；e为白噪音控制参数。

2 主动四轮转向稳定性控制需求

根据上文当中对某新能源汽车的运行模型加以创建之后，提出了通过增加模糊控制器的方式，满足主动四轮转向系统的稳定性控制需求。进而在新能源汽车专项系统中增加PD控制器，进而构成了模型：

（4）

在模型（4）当中，包括了以Ym代替的电机作用助力距离；La以及Lb电动机转矩系数以及反电动势常数；LP以及LD则分别表示为比例系数以及微分时间常数；同时以B表示为电机的电压，单位为V；Yc以及Hl则分别表示为转向盘的操纵转矩以及转向轴与电机转动比。基于这样控制模型，则可通过线性控制力以及非线性控制力两部分的内容构成新能源汽车的主动悬架控制器以及转向集成，经过线性控制增益，对主动四轮转向加以控制。非线性控制力是建立在自适应模糊控制器的基础上所获得的，由于传统控制器无法调控控制规则，则在全新的控制方法中，需要在模糊控制器中融合可调节因子s，打造有效的稳定控制模型（5）。

（5）

在该模型当中，控制器在运行过程中所输出的控制量表示为I；而Ri表示为偏差；V表示为产生偏差的频率；Hu（e）则表示为目标函数，具有钟形分布特征。若没有出现较为明显的偏差变化，则调整因子将不会在大范围出现，基于这样的背景，可创建更具规律性的控制效果，从而保障稳定性更加良好。但是相对的，在出现较为明显的偏差变化时，调整因子将会在短时间内出现在较大范围当中，进而促使系统可快速调整，具有更加稳定的控制表现[2]。在新能源汽车的主动四轮转向稳定控制系统当中新增自适应模糊控制器的控制方式，创建了正负两个方向下的控制期望值，以期在二者的共同参数值总和之下，能够更好的满足模糊控制要求。随后在控制过程中基于恒定的量化因子展开稳定性模糊处理，根据稳定控制的模糊目标，对控制规则加以调整修改，最终将调整完成后的控制指令上传到控制系统当中完成对新能源汽车的主动四轮转向加以控制。

3 控制效果验证

在某新能源汽车的运行案例中提出了增设模糊控制器的控制方案，为了对这一控制方法的有效性加以验证，则需要重新构建理想下的车辆运行模型，随后通过模拟车辆运行模型的方式，对重新设计之后的车辆转弯过程中所产生的横摆角速度、质心侧偏角、车轮转角等分别进行测试记录。通过对比以往新能源汽车正常运行状态下的各项数据，发现在经过增设模糊控制器之后，新能源汽车运行中的前后轮转角更加平稳，且车身的侧倾角更小，始终能够保持在0.02rad的范围内，并获得了理想状态下的横摆角速度，证明通过增设模糊控制器，则在车辆转向过程中能够保障汽车更加稳定且控制更加灵活。

结束语：针对于当前所研发的新能源汽车在运行过程中主动四轮专项系统稳定性不足的问题，应当及时加以处理优化，本文结合某新能源汽车创建了运动模型，经过研究稳定性控制需求，通过增设模糊控制器的方式，利用可调因子在稳定性控制下满足不同环境的调控需求，充分适应控制稳定性要求。

参考文献：

[1]赵柯帆,裴晓飞,刘一平.智能汽车轨迹跟踪与稳定性控制协调优化[J].武汉理工大学学报,2023,45(10):141-149+168.

[2]牛文政,曹付义,罗自赢.四轮驱动电动汽车转向行驶自适应预测控制[J].现代制造工程,2023,(07):73-78.