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基于ADAMS和MATLAB的汽车ESP联合仿真

仇建华，张永辉，王鑫

(西安航空技术高等专科学校车辆与医电工程系,陕西西安710077)

摘要：用ADAMs/Car建立了汽车整车模型，用MAILAB/SMULINK建立汽车二自由度模

型，得到反映不同车速和转角下汽车理想横摆角速度和质心侧偏角，然后建立

ADAMs/Car和MAILAB/SMULINK的通信联系，在MAILAB/SMULINK环境下建立模糊控制

的仿真模型，进行汽车ESP系统的仿真研究。仿真结果表明：ESP系统控制可以改善了

汽车行驶稳定性，提高汽车行驶安全性。

关键字：ESP；ADAMs/Car；MAILAB；模糊控制；联合仿真

中图分类号：U461.91文献标识码：A文章编号：1672-0032（2010）03-0012-04

ESP即电子稳定系统，是当前汽车主动安全装置的最高形式。它是在汽车自

动防抱动系统ABS和驱动防滑控制系统ASR基础上加以系统控制，具有对制动

力、驱动力进行自动补偿和修正的综合控制效果。汽车ESP系统能主动分析、判

断汽车各种运行状态，并能够纠正驾驶错误，能在汽车极限运行的情况下自动辅

助驾驶员控制汽车，尤其是在高速行驶时，对汽车横向稳定性有着很好的控制作

用，能最大可能的保证汽车的行驶安全。

国外很多中高级轿车把ESP系统作为标准配置，国内装配率比较低。只有少

数汽车厂和高校对ESP系统的控制方法进行了研究。本文以某型后驱轿车为研究

对象，利用ADAMs/Car和MAILAB/SMULINK对汽车进行联合仿真研究，基于

ADAMs/Car建模的优点，不需要建立数学模型，建立了直观的三维汽车模型，能

够比较真实地反映出汽车的动力学特性，仿真结果具有可信性。

1建模

1.1整车动力学模型

用ADAMs/Car建立某后桥驱动轿车的整车动力学模型，如图1所示。若需

要建立的子模型有：前悬架、转向系统、发动机、前后轮、制动系统等。建模后，

一般通过道路虚拟实验法来检验模型的正确与否，通常采用的实验方法有：移线

实验、蛇形实验、瞬态响应实验、稳态响应实验等。该模型经过移线试验证明是

正确的。

图1整车动力学模

1.2汽车二自由度参考模型

在仿真过程中,控制系统需要将实际横摆角速度及质心侧偏角和理想的横

摆角速度及质心侧偏角做比较,因此需要建立汽车的理想参考模型,如图2所

示。通常是建立二自由度线性单轨模型,计算得到汽车的参考横摆角速度和参考

质心侧偏角。由图2可以得到汽车的运动方程为

mvvCaCa

yxffrr

ICaaCab

Zffrr

式中m为汽车总质量;v为汽车沿y轴的速度;v为汽车沿x轴的速度;

yx

为横摆角速度;IZ为汽车绕z轴的转动惯量;a为质心到前轴的距离;b为质心到

后轴的距离;C为前轮总侧偏刚度;C为后轮总侧偏刚度;a为前轮侧偏角,

frf

a