失稳临界区域汽车动力学状态实时观测与稳定性控制方法研究

失稳临界区域汽车动力学稳定性控制是提高汽车主动安全性的一个关键问题：轮胎和悬架非线性形变与车身振动加剧，道路条件复杂，驾驶员误操作机率增加；汽车动力学状态实时准确的传感与观测难以把握；汽车对控制干预极度敏感，容易因不当干预引致车轴侧滑，以至完全失控。目前国际上尚未形成失稳临界区域汽车动力学稳定性控制的系统解决方案，为解决这一问题，本项目拟开展以下工作：（1）研究失稳临界区域汽车动力学状态在线观测方法。从系统角度建立传感器测量模型和传感器间相互补偿与校验模型，采用信息融合方法实时观测失稳临界区域轮胎力、路面附着特性等关键参量。（2）分析失稳临界区域单个车轮、车轴及整车的动力学特征，提取汽车失稳临界状态的判据，建立失稳临界模式及其识别方法。（3）探索综合考虑稳定性与控制效率的失稳临界区域动力学稳定性控制策略。本项研究将为汽车动力学控制从目前的稳定和欠稳定区域向失稳临界区域有效拓展打下基础。

在青年基金项目的资助下，申请人开始在清华大学组建研究团队，围绕基金项目设定的目标，积极开展理论分析与实验研究，通过三年时间的努力，我们项目组在汽车失稳临界区域动力学稳定性理论和控制方法研究上获得的同行认可的学术成果。在本领域高水平期刊上发表标注资助SCI论文11篇（含录用待发表1篇），EI 论文 25篇（含SCI/EI双检11篇）；围绕着汽车临界失稳区域动力学测量与控制工作申请了国家发明专利7项（包括授权3项）。. 在汽车失稳临界区域状态观测、失稳模式识别以及失稳过程预测控制技术上建立起系统性的方法，实现了2cm位置偏差的汽车姿态精确测量，汽车侧偏、轮胎力以及轮胎参数、道路附着、坡度以及轮胎综合滑移的精确观测，建立了失稳模式的动力学描述及其判据，从而实现了失稳过程的有效预测。在此基础上，向德国博世公司提出的ESP状态传感-反馈控制的逻辑中增加失稳状态预测-前馈控制逻辑，使得汽车失稳干预时间提前近100ms，为汽车与轮胎瞬态动力学失稳干预赢得了及其关键的时间。研究成果先后在华晨金杯尊驰轿车、长安汽车C201轿车上得到了应用，所开发的稳定性控制系统获得了相关企业的认证与好评。. 基于项目研究成果，本人被邀参加我国汽车工程领域第一个973项目并承担子课题“分布式驱动电动车汽车复合过程制动稳定性控制（研究经费120万元）”。同时本人与武汉元丰汽车零部件有限公司共同申请成功国家重大项目课题一项“汽车动力学稳定性控制系统ESP智能化检测装备开发及示范生产线（2013年启动）”，本人将负责其中ESP全工况模拟测试试验台的开发，国拨经费650万元。. 我们在失稳临界区域汽车动力学控制方法为电动车回馈制动中稳定性、平顺性以及能量回收效率的协调控制提供了解决方案，并在在中通客车、恒通客车的混合动力、插电式混合动力客车中得到了大规模应用，获得了2012年中国汽车工业科技进步奖二等奖（省部级）、2012年山东省科技进步奖二等奖。. 团队学术能力得到了很好的提高，张小龙博士提出的“汽车稳定性控制轮胎力与整车运动状态动态耦合特性研究”得到了青年基金资助。李红志博士生获得教育部学术新人奖一项（2010年）。康铭鑫硕士在学科顶级期刊Vehicle System Dynamics发表研究论文一篇，被日本东京上智大学申铁龙教授邀请赴日攻读博士学位。