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摘 要
近年来汽车电子技术的快速发展为主动安全技术带来了全新的理念，各种主动安全控制装置相继出现，并很快成为满足乘坐舒适、操纵方便和改善汽车主动安全性，减少车辆交通事故的有效手段。
汽车电子稳定系统（ESP）综合了防抱死制动系统（ABS），驱动防滑系统（ASR）的相关功能，并对汽车操纵稳定性有了显著改善，本文即对ESP进行了详细分析阐述，并对相应的控制策略进行了分析研究。
本文利用德国车辆动力学仿真软件CarMaker和Simulink建立虚拟车辆仿真环境，并设计了基于多级鲁棒性PID控制的汽车电子稳定系统ESP（Electronic Stability Program）。该系统对比方向盘转角输入和横摆角速度的输入进行计算，以理想的转向半径和实际转向半径之间的误差为控制目标，对输出制动力矩进行综合控制。
利用CarMaker强大的虚拟车辆环境仿真功能，本文对ESP在不同工况下的控制效果进行了大量的仿真测试，并对仿真结果做出了详尽的分析。仿真结果表明，ESP系统能显著提高汽车的操纵稳定性，对于预防交通事故的发生具有明显的控制效果。

关键词：ESP,主动安全，CarMaker，多级鲁棒性PID控制，制动力矩分配
 
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
 
  目录
第1章  概 述 1
1.1 汽车主动安全研究背景及意义 1
1.2现在汽车电子技术发展 2
1.2.1汽车电子技术的应用 3
1.2.2主要汽车电子控制装置介绍 4
1.3电子稳定性控制系统的发展历史和研究现状 6
1.3.1 发展历史 6
1.3.2  关键技术 7
1.3.3  ESP与ABS和ASR的比较 8
1.4 ESP主要控制原理。 9
1.5 本章总结 12
第2章 ESP的工作原理及控制策略 13
2.1 电子稳定系统ESP 13
2.1.1 ESP 的组成 13
2.1.2  ESP的功能 15
2.1.3  ESP工作过程 16
2.1.4  ESP系统控制变量 17
2.2 控制算法 19
2.2.1 ESP常见的控制策略 19
2.2.2 多级鲁棒PID控制原理 20
2.3控制策略的确定 23
2.3.1控制变量的选择 23
2.3.2汽车转向特性控制方法的确定 23
2.3.3 轴间制动力的分配 25
2.4 本章小结 28
第 3 章  虚拟车辆仿真环境 29
3.1 车辆传统开发模式和V型开发模式 29
3.1.1传统的开发流程 30
3.1.2 V型开发模式 31
3.2 虚拟车辆环境仿真软件CarMaker 33
3.2.1 虚拟车辆环境VVE(Virtual Vehicle Environment) 34
3.2.2 CarMaker接口工具箱CIT（CarMaker Interface Toolbox） 36
3.2.3 在线仿真与离线仿真 40
3.2.4 CarMaker与Simulink 41
3.3 本章小结 41
第 4 章 ESP系统仿真及结果分析 42
4.1 ESP系统仿真环境 42
4.1.1 虚拟车辆模型 42
4.1.2 虚拟道路模型 48
4.1.3 虚拟驾驶员模型 49
4.1.4 操纵策略 49
4.2 Simulink下的ESP系统建模 50
4.2.1 ESP系统建模 52
4.3 ESP系统仿真结果及分析 55
4.3.1 变半径定圆测试 56
4.3.2 蛇形路面 59
4.3.3多种附着系数定圆测试 62
4.3.4 36m绕桩测试 66
4.3.5定圆对开路面系统仿真测试 69
4.3.6 快速变道测试 73
4.4 本章总结 76
第 5 章 工作总结与展望 77
5.1 CarMaker的学习和控制策略确定 77
5.2 Simulink建模 77
5.3 CarMaker/Simulink联合仿真和ESP系统仿真结果分析 77
5.4本论文创新点 78
5.5 论文结论 78
5.6 工作展望 78
致  谢 80
参考文献 81