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1、一、路面附着系数估计：1路面识别系统设计：由于各种路面峰值附着系数对应的滑移率不同，基于滑移率的控制系统必须对路面进行及时有效的识别。控制系统不断将实时获得的实际车轮减速度与通过计算得到的各种路面理论角减速度进行比较，其中绝对差值最小者即判断为当前路面，具体识别流程如下图所示：牟轮实际角减輕度干沥青路而减速度比较1M滑移率松砾们路面减速度1模块光滑冰路面减速度如何识别每个车轮上所作用的切向力对整车运动状态的影响非常困难，故采用整车动力学参数对每个车轮所经过的路面状态进行识别存在一定的难度。对于单个车轮来说，采用其自身的动力学参数对它的运动状态进行快速识别比较便捷。车轮在制动状态下的数学模型可表
2、达为Jv二FzO-仏-Tf式中3车轮角速度Tb制动力矩Tf滚动阻力矩J车轮及其组件的转动惯量rd车轮的动力半径制动器制动力矩的大小一般与其制动轮缸的压力成正比，故制动器制动力矩可以根据制动轮缸的压力来进行计算。车轮的动力半径可在车轮静力半径的基础上通过与车速的关系得到。轴荷可根据加速度传感器或者理论模型分析得到。因此在已知制动力矩、车轮的角加速度、轴荷、动力半径以及滚动阻力系数的基础上，利用式可以快速估算出路面的附着系数。2路面附着系数估算汽车驱动、制动及转向行驶都受路面附着条件的限制，路面附着系数是稳定性控制系统重要的控制参数。路面附着系数很难直接进行测量确定，因此国内外学者在路面附着系数估
3、算领域进行了大量研究工作，取得了一定的研究成果。但各种估算方法都有一定的局限性，在实用性和实时性方面还有待于深入研究。本文仅对汽车转向行驶工况下路面附着系数估算进行研究。路面附着系数由侧向加速度和路面附着系数估计误差两部分组成，即：”二负|+AG其中：为侧向加速度绝对值，单位为g；为路面附着系数估计误差，它与车辆的非线性度有关。车辆的非线性度可表达为：其中丨为特征车速，K为汽车稳定性因数，为名义横摆角速度,则路面附着系数估计误差严E与非线性度之间的关系可以用下图来描述:3前轮利用附着系数估计利用附着系数为地面作用力与垂直载荷之比，有两种实用的估计方法。3.1基于动力传动系动力学分析的估计方法(
4、方法一)由液力变矩器特性可以估算自动变速器的输入力矩，即有Tp二Kg2(3.1)人Tp(3.2)式中Tp、Tt分别为泵轮、涡轮力矩-e为发动机转速；Ktc、为液力变矩器的容量系数及转矩比，均为涡轮、泵轮转速比的函数。涡轮力矩T：即自动变速器的输入力矩。忽略变速器及主减速器的转动惯量，则前轴的驱动力矩为Td=ioigTtg(3.3)式中io、ig分别为主减速器和变速器传动比；g为传动效率。由驱动轴的回转运动动力学可得前轴车轮地面作用力为Fxi=(Td-Tbi-TriTxixi)/r(3.4)式中Ix1为驱动轴(包括两个驱动轮及差速器)的转动惯量；x1为驱动轴角速度，取两前轮轮速均值;Tb1为两前
5、轮制动力矩；TR1为两前轮滚动阻力矩；r为车轮半径。按照滚动阻力系数经验值估算滚动阻力矩，即Tr1二frFz1r,fr为滚动阻力系数，Fz1为前轴载Fzi二mgbEaxFa)hs/1(3.5)式中m、ms为整车及悬挂质量；I为轴距；b为质心至后轴的距离；hs为悬挂质心高度；Fa为空气阻力。由利用附着系数的定义式:二Fx/Fz，得：二Fx!/Fzi(3.6)3.2基于车身纵向加速度的估计方法(方法二)汽车直线行驶的纵向运动动力学方程为ma*二Fxi-Fx2-Fd(3.7)式中ax为纵向加速度；Fx2为后轴地面作用力；Fd为空气阻力。后轴回转运动动力学方程为(3.8)x/x2二1人2_Tr2_Fx
6、2r式中Ix2为后轴转动惯量；x2为两后轮平均转速；Tb2为两后轮制动力矩；Tr2为两后轮滚动阻力矩。由式(3.7)、式(3.8)估算前轮地面作用力，即FxmaxFd-(Ix2力0Tr?)/r(3.9)将式(3.9)、式(3.5)代入式(3.6)，可得利用附着系数的估计值。两种方法的主要差异在驱动力估计方面，方法一忽略了传动系统的弹性、惯性及阻尼特性.3.3附着系数的贝叶斯估计以k表示采样序号，设采样时刻tk时,驱动轮滑移率、利用附着系数估计值分别记为?、？,将?代入预先建立的几种不同路面(路面附着系数q，i=1,2,，n)的S-：关系，可得对应利用附着系数，记为叫,k。定义偏差Ei，kT%，
7、k-探/喙(3.10)估计值歸对应不同路面的条件概率等价于偏差Ei，k的概率分布，设其服从高斯分布，则可得如下似然函数1旦PkC?k岀)2Ci=1,2,，n(3.11)寸2兀b式中二为标准差。设当前时刻路面附着系数为n7的先验概率为R(7)，则有aR(U)=1。根据贝叶斯定理，i=1Qk【7I?k二nPk（Li）Pi,i=1,2,，n（3.12）迟Pk（孤乍j）Rjj4则由下式可估计当前时刻的路面附着系数为n?iQZ|?J（3.13）i4当t=tk+1时,令Pk+1（卩i）=Qk卩i|$Ak,重复上述过程，可实现路面附着系数的在线估计。二、车速估算模块车速是稳定性控制算法中的一个重要参数，计算
8、车轮的滑移率、名义横摆角速度、估算质心侧偏角以及不同行驶工况下对稳定性控制算法的调整都需要准确的车速信息。此外，稳定性控制还包含ABS和TCS功能，因此，稳定性控制需要各种工况下的车辆行驶速度。车速是通过轮速传感器信息进行估算得到的，下面对车速估算进行详细描述：（1）驱动工况当汽车处于驱动工况时，对于两轮驱动车辆，可采用非驱动轮（后轮）的轮速均值作为参考车速：Vfl-Vrr2（2）制动工况当汽车处于制动工况时，需要判断ABS功能是否启动。如果ABS功能没有启动，则判断最高轮加速度与汽车纵向加速度的大小：Vmaxmax如果ABS功能启动，则根据最大轮速法和斜率法相结合的综合估算方法来计算参考车速：Ve=max：Vmax,Ve.ax3）转向工况当汽车处于转向工况时，需要判断ESC功能是否启动。如果ESC没有启动，则按照式（1.1）计算车速；如果ESC启动，则根据方向盘转动方向分别计算参考车速：参考车速具体估算流程如下图所示。QEnter
车速与路面附着系估计
