概述
在汽车电子化不断发展的今天，电子稳定系统（ESP）作为提升整车操稳性与主动安全性能的核心技术，已成为乘用车的标配。为提升ESP控制精度与实时响应能力，本文基于模糊PID控制算法设计ESP控制器，并在GCKontrol中构建ESP控制系统模型，并在GCAir中实现与Carsim的联合仿真，实现车辆在极限工况下的稳定性控制策略验证。实验表明，该方案在双移线与紧急避让等典型工况下表现出良好的车辆稳定性调控能力，为ESP控制策略的量产落地提供了理论支撑与仿真依据。
技术背景
ESP系统作为ABS与TCS的延伸与集成，不仅通过智能制动干预防止轮胎打滑，还能根据车辆姿态实时调整横摆力矩，防止甩尾与推头。在弯道、高速变道、湿滑路面等复杂场景下，ESP的介入是保障整车行驶安全的关键因素。
针对传统PID控制存在的响应滞后与系统鲁棒性不足问题，本文创新性引入模糊PID算法，并基于车辆动态模型构建控制逻辑，提升系统在非线性工况下的稳定性与精度。
控制系统设计
ESP控制系统采用双层控制结构：
（1）上层控制器
基于二自由度车辆模型构建参考值模型，实时计算期望横摆角速度与质心侧偏角。
（2）下层控制器
将实际与期望差值作为输入，采用模糊PID算法输出横摆力矩补偿值，通过制动策略映射至车轮制动力分配，实现稳定控制。
模糊控制部分设计采用双输入单输出结构，输入为横摆角速度偏差与侧偏角偏差，输出为期望横摆力矩补偿ΔM。控制规则以五级输入、七级输出的模糊子集构建，隶属度函数采用三角分布函数，兼顾实时性与系统响应平滑性。
制动策略选择：采用“单侧双轮制动”方案，基于当前车辆横摆偏差方向确定施力轮组，前后轴制动力根据垂直载荷比例进行分配，保证回正力矩最大化。
最终ESP控制系统模型如下图所示：
联合仿真平台构建
GCAir作为世冠科技自主研发的仿真平台，可以实现多源异构模型的集成测试。因此，借助GCAir实现GCKontrol与Carsim的联合仿真测试。为确保控制策略在真实工况下的可行性，本文基于Carsim整车模型与GCKontrol控制器模型构建联合仿真平台：
• 输入变量（控制器 → Carsim）：四轮制动力矩（IMP_MYBK_L1、R1、L2、R2）；
• 输出变量（Carsim → 控制器）：方向盘角、纵向速度、横摆角速度、质心侧偏角。
通过Carsim的导出FMI功能，将Carsim整车动力学模型进行导出，并利用仿真平台GCAir完成GCKontrol与Carsim数据交互，支持动态模型同步迭代，实现控制策略的闭环验证。
实验验证与效果分
双移线工况（干沥青路面 μ=0.85，车速 80 km/h）：
通过Carsim-GCKontrol在GCAir中的联合仿真结果显示，可以看出车辆在80km/h的车速进行双移线驾驶时，有ESP的车辆质心侧偏角和横摆角速度明显更小，贴近驾驶的行为路线，能够提升车辆的横向驾驶稳定性。
总结与展望
本研究基于模糊PID算法开发了汽车ESP控制器，并借助GCAir实现GCKontrol与Carsim联合平台进行了工况验证，验证了该控制策略在提升车辆横向稳定性方面的显著效果。
未来工作将聚焦于：
• 控制器实车部署验证，闭环接入真实硬件进行HIL测试；
• 控制逻辑集成化与轻量化优化，适配更多车型平台；
• 结合AI预测建模，进一步提升车辆动态响应的主动防控能力。
全部评论 （0）