[01096326]基于参数鲁棒估计的汽车主动安全集成控制系统开发

汽车底盘电控系统大都是围绕提高某一项性能指标，由各个零部件厂商单独设计开发的，而没有考虑与其它电控系统的相互影响和耦合作用。另外，汽车电控系统需要的模型参数或状态变量多无法直接、准确或低成本测量，而传统的估计方法往往只适用于线性系统或非线性系统的线性化模型，且模型参数和状态变量独立估计，精度低、鲁棒性差。针对这些科学和技术难题，该课题完成了以下创新工作：(1)采用多体动力学软件与刚体动力学理论相结合的办法建立高精度的高维非线性整车动力学模型，创建轮辋-轮胎动摩擦模型并用于附着系数实时鲁棒估计。系统适用于复杂行驶工况和路况，并可作为汽车电控系统开发、虚拟驾驶模拟系统开发及新车型开发等的通用研发平台。(2)设计开发了基于轮胎动摩擦模型的运动学和动力学动态融合的路面附着系数实时鲁棒估计器、汽车状态参数非线性卡尔曼观测器等模型参数和状态变量相融合的实时鲁棒估计器。(3)设计开发了融合横摆-侧偏稳定性控制、乘坐舒适性等要求的汽车主动安全最优集成控制系统以及面向电控系统开发的人机交互虚拟现实系统，设计开发了人机交互性良好的故障诊断系统(含硬件电路和各模块控制软件等)。(4)开发了包含样车CAN信号识别的车载测试系统和参数估计器，自主开发了四轮毂电机驱动样车和车载测试系统，并根据典型工况实车道路实验数据，应用信号时频联合分析技术对路面附着系数、汽车质心侧偏角、轮胎刚度、车速等模型及状态参数进行实时鲁棒估计。 该项目研究的成果对于解决高维非线性整车动力学建模、汽车状态和模型参数实时鲁棒精确联合估计、汽车底盘电控系统集成控制软硬件相关技术及故障诊断系统开发等具有重要的理论指导意义和工程应用价值。通过汽车主动安全集成控制系统的实施，可以提高汽车的安全性、动力学和经济性，对减少交通事故、降低事故伤亡率和节能减排具有重要的意义。 该项目研究成果在车辆高维非线性动力学和轮胎动摩擦特性建模、汽车状态/模型参数实时鲁棒估计及汽车主动安全集成鲁棒控制等方面有创新，应用该项目开发的相关产品符合经长春汽车检测中心有限责任公司/国家汽车质量监督检验中心(长春)检测，所检指标符合GB7258-2017《机动车运行安全技术条件》；经中国矿业大学教育部科技查新工作站(G04)检索查新，表明了研究成果的先进性；该项目发表论文三十篇，授权专利10项，软件著作权3项，培养研究生十余名；项目于2015年12月28日在通过河南省科技厅组织专家在河南省焦作市对该项目进行了科技成果鉴定(豫科鉴委字[2015]第2221号)，鉴定委员会听取了项目组汇报，审阅了相关技术资料，经过质询和讨论，认为项目成果达国内领先水平。项目相关研究内容分别获得河南省科技攻关(No.172102210022)、河南省自然科学基金面上项目(No.182300410265)、河南省重点攻关(No.122102210045)等资助，并均已通过结题验收。项目成果经焦作市宏业车辆有限公司、济南盈诺电子科技有限公司等单位试用表明，该项目研发的系统运行稳定，控制效果良好，经济和社会效益显著。