汽车底盘系统分层式协调控制

熊超

摘要：分层式协调控制在确保汽车底盘系统正常运行，以及汽车安全运行中发挥着不可替代的作用。因此，对于不同系统之间的关系要有正确认识，在此基础上，将分层式协调控制更好应用在不同系统中。

关键词：汽车;底盘系统;分层式;协调控制

底盘系统是汽车中的重要组成部分，底盘系统是由不同子系统组成，其结构相对复杂，而且存在非线性特点。汽车在行驶期间，不同子系统之间要保证相互配合、相互协调，这样才能实现对汽车的控制。在实际汽车底盘系统的控制中，在很多情况下会采用分层式控制方式，这样可以达到更好控制效果。因此，本文将针对汽车底盘系统的分层式协调控制方式相关内容进行分析，为汽车底盘系统的更好发展以及汽车的安全稳定运行打下良好基础。

1  汽车底盘系统之间的关系分析

汽车的底盘系统，是由很多个子系统组成，各个系统彼此之间相互影响，而且相互制约。在这一关系基础之上，对汽车底盘系统的力学情况进行分析，这样可以为分层式协调控制方式的更好应用打下良好基礎。在具体的分析中，主要从以下几点展开（如图一）：

1.1 制动系统。当汽车制动过程中，会受到两个作用力，分别是制动器作用力与地面制动力，这样车速与制动减速度都会发生转变。在整个制动过程中，汽车会作出俯冲运动，主要原因是由于受到惯性作用影响。在俯冲运动过程中，对于地面的垂直方向上会产生载荷，致使汽车前轮胎、后轮胎的受力出现变化。此时汽车底盘系统，会实现对悬架系统的有效控制，确保汽车的安全运行。

1.2 悬架系统。汽车在地面行驶过程中，在地面作用影响下，汽车在垂直方向上会产生运动。在此时，如果出现纵向加速度，那么汽车会顺着原本的驾驶方向，产生向前俯冲[1]。如果出现的是侧向加速度，那么汽车会沿着侧面向上倾斜，轮胎会出现位移情况，这样汽车的制动效果以及转向都会受到影响。

1.3 转向系统。转向系统在运行过程中，主要是通过控制方向盘方式，或者改变扭矩方式，使得轮胎与地面之间的侧向力发生转变，从而在侧向出现加速度，此时，汽车会实现转向。汽车在行驶过程中，存在一定一定惯性，因为惯性与悬挂质量的连接属于非刚性连接，那么在侧向加速度的影响之下，致使汽车出现侧倾情况，悬架系统控制也无法达到更好效果。

从上述分析中可以了解到，在汽车行驶过程中，无论是侧向力、侧偏角，还是荷载以及惯性等，都会对汽车的正常运行造成影响。在此背景下，要对分层式协调控制进行合理应用，这样各个系统之间的影响将会降低，避免危险事故的出现。

2  汽车底盘系统分层式协调控制分析

2.1 系统状态

在汽车行驶期间，无论是转弯还是制动，都属于正常状态，不同指标在汽车状态的控制与显示中，发挥着重要作用，同时也是其中的主要元素[2]。因此，本文在对汽车底盘系统分层式协调控制进行分析过程中，会从制动状态以及转弯状态等方面展开分析工作。在汽车底盘系统分层式协调控制中，集成控制器发挥着不可替代的作用。一般情况下，集成控制器是对半主动悬架系统进行控制，在控制工作开展中，主要是对轮胎进行调整，比如，调整轮胎滑动期间产生的横摆角速度，以及位移在响应过程中产生的俯仰角。在完成调整工作后，会将调整后的数值发送到汽车底盘的不同分层系统中，这样汽车的分层式协调控制将会实现。

2.2 不同系统的分层式协调控制设计

不同系统的作用与影响之间存在不同，因此，针对各个子系统要做好分别设计工作。比如，在制动系统中，汽车滑移速率是其中的重点与关键，轮胎侧偏角与滑移速率之间有着相应关系。侧偏角小，那么滑移速率也小，反之，侧偏角大，滑移速率也大。在这一过程中，针对滑移速率以及侧偏角，要构建相应关系函数，这样在汽车行驶过程中才能实现最短制动距离。在此期间，会出现纵向力问题，侧向力会逐渐减少，这使得轮胎侧偏角变小，而且会影响汽车的转向响应以及横向稳定性。基于此，在关系函数的构建中，需要相关人员能够骑骑车实际行驶情况以及路面情况进行全面分析与了解，并且还要掌握汽车制动具体时速。在此基础上，合理选取行驶速率以及加速度等不同变量[3]。在对悬架系统的分层式协调控制进行设计中，减震器阻尼大小是其中的重点内容。汽车底盘系统中悬架系统的作用是，确保车身能够随着荷载变化，从而发生一定转变。通俗来讲就是，结合荷载实际情况，对车身状态进行调整，这样地面与轮胎只见那的摩擦力才能保障。基于此，在调整阻尼器大小过程中，要做好车身状态的调整工作，确保汽车能够获取到地面上的制动力。对于转向系统中分层式协调控制设计，需要对系统与制动系统之间的关系进行全面分析与了解，并对转向系统的制动力矩以及助力等进行调整。

结束语：

综上所述，要结合实际情况，将分层式协调控制应用在汽车底盘系统中。保证系统之间的相互影响能够减小，使得系统可以将自身作用与优势发挥出来。

参考文献：

[1]王爱国，秦炜华，王云霞，刘明岩.基于多体模型的汽车底盘多系统协调控制研究[J].佳木斯大学学报（自然科学版），2019，37（03）：410-412+427.

[2]周麟.汽车底盘集成系统协调控制问题探讨[J].时代汽车，2018（03）：89-90.

[3]李以农，杨阳，孙伟，杨超.电动汽车底盘一体化控制技术的发展趋势与展望[J].世界科技研究与发展，2016，38（03）：481-491.

（南京金龙客车制造有限公司，江苏 南京 210000）