隨著汽車工業的迅猛發展、汽車保有量的增加及駕駛員非職業程度越來越髙,由汽車運輸所造成的交通事故、人員傷亡也越來越多。為了降低交通事故的發生,近年來各大汽車公司和科研單位開始研發汽車主動安全控制技術,并逐漸在實車上應用。汽車主動安全控制技術的主要控制目標在于調節輪胎與路面之間的作用力,而這種作用力受路面附著條件的制約。路面狀況不僅影響汽車的加速性能、制動性能,還影響汽車的操縱穩定性,因此如何識別汽車與路面間附著狀況是汽車各種主動安全電控系統控制策略的關鍵問題。為使汽車主動安全電控系統能在不同路面上充分利用各種路面最大的附著條件,需對汽車行駛的當前路面狀況進行識別并依據識別結果實時調整控制器控制目標

國內外關于路面狀況識別大多在平直路面上展開,沒有考慮不平路面上路面不平度對識別參數的影響。本文路面識別算法考慮了路面不平度、動載荷等對路面參數、識別方法的影響,在 Burckhardt和 Kiencke兩種輪胎模型的基礎上,將實際汽車行駛路面劃分為6種類型,提出了一種基于“路面狀態無量綱特征值”的路面識別方法,得到burckhardt和 Kiencke兩種輪胎-路面數學模型6種典型路面特征值門限值(制動力系數一滑移率曲線最佳滑移率前的封閉面積),并依據特征值門限均值定義了6種典型路面的特征區間。根據汽車制動過程中估計的實時路面狀態特征值落入的路面特征區間作為當前識別的路面狀態,并根據此方法實時估計了當前路面狀況下的峰值附著系數和最佳滑移率。為了考慮路面不平度對識別算法的影響,在14自由度整車仿真平臺上修正了C級路面上路面特征區間的范圍,提高了識別算法在不平路面上的魯棒性。

建立了含車身縱向、橫向、垂向、橫擺、俯仰、側傾運動,四個車輪垂向和轉動的汽車14自由度動力學模型,在 MATLAB/ Simulink軟件環境下建立整車仿真平臺。在各種單一典型路面和對接變化路面、不平路面上進行制動模擬試驗,得到了各種典型路面上路面無量綱特征值、識別的路面狀態、實時滑移率、附著系數等參數的仿真結果,結果表明識別算法能較快速、準確地識別路面狀態。在實驗室自制的汽車防抱制動系統試驗臺上的一次制動試驗數據進一步驗證了識別算法的可行性。

硏究結果表明,所提出的路面識別方法能夠便捷地用于汽車電控制動系統最佳滑移率控制及主動安全控制系統中,提高汽車的主動安全性。但面向聯合工況下的路面狀態識別及如何提高識別算法在實際控制器中的可靠性仍是一大難題。