摘 要
近年來(lái)汽車電子技術(shù)的快速發(fā)展為主動(dòng)安全技術(shù)帶來(lái)了全新的理念，各種主動(dòng)安全控制裝置相繼出現(xiàn)，并很快成為滿足乘坐舒適、操縱方便和改善汽車主動(dòng)安全性，減少車輛交通事故的有效手段。
汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)（ESP）綜合了防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS），驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（ASR）的相關(guān)功能，并對(duì)汽車操縱穩(wěn)定性有了顯著改善，本文即對(duì)ESP進(jìn)行了詳細(xì)分析闡述，并對(duì)相應(yīng)的控制策略進(jìn)行了分析研究。
本文利用德國(guó)車輛動(dòng)力學(xué)仿真軟件CarMaker和Simulink建立虛擬車輛仿真環(huán)境，并設(shè)計(jì)了基于多級(jí)魯棒性PID控制的汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP（Electronic Stability Program）。該系統(tǒng)對(duì)比方向盤轉(zhuǎn)角輸入和橫擺角速度的輸入進(jìn)行計(jì)算，以理想的轉(zhuǎn)向半徑和實(shí)際轉(zhuǎn)向半徑之間的誤差為控制目標(biāo)，對(duì)輸出制動(dòng)力矩進(jìn)行綜合控制。
利用CarMaker強(qiáng)大的虛擬車輛環(huán)境仿真功能，本文對(duì)ESP在不同工況下的控制效果進(jìn)行了大量的仿真測(cè)試，并對(duì)仿真結(jié)果做出了詳盡的分析。仿真結(jié)果表明，ESP系統(tǒng)能顯著提高汽車的操縱穩(wěn)定性，對(duì)于預(yù)防交通事故的發(fā)生具有明顯的控制效果。

關(guān)鍵詞：ESP,主動(dòng)安全，CarMaker，多級(jí)魯棒性PID控制，制動(dòng)力矩分配
 
Abstract
Recently, the rapid development of automotive electronics provides a whole new conception. A variety of active safety control devices came to appear, and quickly became an effective mean of comfort, manipulation convenience, active safety and less traffic Accident.
The electronic stability program (ESP) combines anti-lock brake system (ABS) and related features of anti-slip regulation (ASR) and improves vehicle manipulation stability significantly. This paper analyses the electronic stability program and study related control strategies.
In order to reduce time and costs of developing the vehicle control system, this paper use vehicle dynamics simulation software CarMaker Germany and the Simulink to create a Virtual Vehicle Environment simulation and design automotive electronic stability program based on model reference adaptive PID control. The system calculates comparing the steering wheel angle and the inputs of yaw rate and provides an integrated control of the output of the brake torque by controlling the error between the ideal turning radius and the actual turning radius.
By using the powerful virtual vehicle environment simulation capability of CarMaker, this paper tests a number of the effects of ESP control under different conditions, and makes a detailed analysis of the simulation results.
The simulation results show that ESP can not only significantly improve vehicle manipulation stability, but also have a significant control of preventing traffic accidents.
Key words: ESP, active safety, model reference adaptive control，multi-level robust PID control
 
  目錄
第1章  概 述 1
1.1 汽車主動(dòng)安全研究背景及意義 1
1.2現(xiàn)在汽車電子技術(shù)發(fā)展 2
1.2.1汽車電子技術(shù)的應(yīng)用 3
1.2.2主要汽車電子控制裝置介紹 4
1.3電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀 6
1.3.1 發(fā)展歷史 6
1.3.2  關(guān)鍵技術(shù) 7
1.3.3  ESP與ABS和ASR的比較 8
1.4 ESP主要控制原理。 9
1.5 本章總結(jié) 12
第2章 ESP的工作原理及控制策略 13
2.1 電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP 13
2.1.1 ESP 的組成 13
2.1.2  ESP的功能 15
2.1.3  ESP工作過(guò)程 16
2.1.4  ESP系統(tǒng)控制變量 17
2.2 控制算法 19
2.2.1 ESP常見(jiàn)的控制策略 19
2.2.2 多級(jí)魯棒PID控制原理 20
2.3控制策略的確定 23
2.3.1控制變量的選擇 23
2.3.2汽車轉(zhuǎn)向特性控制方法的確定 23
2.3.3 軸間制動(dòng)力的分配 25
2.4 本章小結(jié) 28
第 3 章  虛擬車輛仿真環(huán)境 29
3.1 車輛傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式和V型開(kāi)發(fā)模式 29
3.1.1傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程 30
3.1.2 V型開(kāi)發(fā)模式 31
3.2 虛擬車輛環(huán)境仿真軟件CarMaker 33
3.2.1 虛擬車輛環(huán)境VVE(Virtual Vehicle Environment) 34
3.2.2 CarMaker接口工具箱CIT（CarMaker Interface Toolbox） 36
3.2.3 在線仿真與離線仿真 40
3.2.4 CarMaker與Simulink 41
3.3 本章小結(jié) 41
第 4 章 ESP系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析 42
4.1 ESP系統(tǒng)仿真環(huán)境 42
4.1.1 虛擬車輛模型 42
4.1.2 虛擬道路模型 48
4.1.3 虛擬駕駛員模型 49
4.1.4 操縱策略 49
4.2 Simulink下的ESP系統(tǒng)建模 50
4.2.1 ESP系統(tǒng)建模 52
4.3 ESP系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析 55
4.3.1 變半徑定圓測(cè)試 56
4.3.2 蛇形路面 59
4.3.3多種附著系數(shù)定圓測(cè)試 62
4.3.4 36m繞樁測(cè)試 66
4.3.5定圓對(duì)開(kāi)路面系統(tǒng)仿真測(cè)試 69
4.3.6 快速變道測(cè)試 73
4.4 本章總結(jié) 76
第 5 章 工作總結(jié)與展望 77
5.1 CarMaker的學(xué)習(xí)和控制策略確定 77
5.2 Simulink建模 77
5.3 CarMaker/Simulink聯(lián)合仿真和ESP系統(tǒng)仿真結(jié)果分析 77
5.4本論文創(chuàng)新點(diǎn) 78
5.5 論文結(jié)論 78
5.6 工作展望 78
致  謝 80
參考文獻(xiàn) 81