大学生电动方程式赛车稳定性控制算法验证

使用Carsim与Simulink联合仿真，对比平均分配和优化分配两种驱动力分配方式的控制效果，其中平均分配方法指内侧车轮增加和外侧车轮减小的转矩大小相同，而优化分配是以轮胎负荷率最小为目标来分配电机转矩。

在Carsim与Simulink联合仿真平台上对优化分配和平均分配进行仿真分析，使仿真车辆分别在高附着系数路面和低附着系数路面上行驶，对比两种分配的转向响应、稳态误差等特性。

1.高附着系数路面高速工况

设置路面的附着系数为1，车辆初始速度为60 km／h，分析优化分配和平均分配两种情况下横摆角速度、质心侧偏角、轮胎负荷率等参数。

根据图12－35至图12－38可知，平均分配算法和优化分配算法均能将横摆角速度和质心侧偏角控制在理想值附近，且超调量很小，时间上滞后在0.3 s内；但是优化分配的轮胎负荷率之和比平均分配的轮胎负荷率之和要小，优化分配算法更能保证车辆的稳定性。

2.低附着系数路面高速工况

设置路面的附着系数为0.4，车辆初始速度为40 km／h，分析优化分配和平均分配两种情况下横摆角速度、质心侧偏角、轮胎负荷率等参数。

从图12－39至图12－42可知，平均分配算法和优化分配算法的横摆角速度和质心侧偏角都能很好地跟随理想值，由于附着系数的限制，理想的横摆角速度和质心侧偏角在前轮转角较大时呈现一个小平台，同时优化分配的超调量要更小，轮胎的负荷率之和与平均分配相比也很小。

图12－35　附着系数为1时车辆前轮转角输入

图12－36　附着系数为1时车辆横摆角速度

(www.xing528.com)

图12－37　高附着系数车辆侧偏角

图12－38　高附着系数车辆轮胎负荷率之和

图12－39　低附着系数车辆前轮转角输入

图12－40　附着系数为0.4时车辆横摆角速度

图12－41　附着系数为0.4时车辆质心侧偏角

图12－42　低附着系数车辆轮胎负荷率之和

综合上述分析，优化分配算法在高、低附着系数路面上都能很好地控制轮胎的负荷率之和，在低附着路面上，在横摆角速度和质心侧偏角的控制上，超调量要小于平均分配算法，优化分配算法在稳定性控制系统的表现更为突出。