车辆操纵稳定性控制系统建模设计文献综述
国家经济、技术逐渐发展的同时也在不断推动着汽车技术的进步，人们日益增长的美好生活需要是汽车技术发展的不竭动力。因此交通运输业呈现出汽车高速化和汽车密集化趋势。但在汽车行驶过程中安全性仍然是人们关注的首要问题。车辆换道、转向导致侧倾便是交通事故中的一种，在车辆侧倾过程中被挤压变形的车体会进入车厢内部伤害车辆人员。据调查研究显示，车辆侧倾所产生的伤亡人数是车辆侧倾事故数的数倍之多，也就是说车辆侧倾对车上所有人的人生安全均构成了严重的威胁。除道路、天气、等客观因素外，汽车本身的设计参数也影响着汽车的操纵稳定[1]。因此对于汽车本身的操纵稳定性也就提出了更高的要求。现代汽车操纵技术虽然相对成熟，但根据长期观察发现，大部分汽车在面对转向行驶、变向行驶操纵指令时，其稳定性大幅下降[2]。说明汽车在这两种条件下的稳定性薄弱，需要得到改善。
1研究现状
车辆操纵稳定性是指驾驶员不感到过分紧张、疲劳的条件下，车辆能够遵循驾驶者通过转向系及转向车轮所期望的方向行驶,并且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗并且保持稳定行驶的能力。汽车的操纵稳定性不仅影响汽车的操纵性能,而且关系到汽车行驶的安全性问题,因此，汽车的操纵稳定性的研究工作日益受到重视。汽车的操纵稳定性包含相互联系的两个部分，一是操纵性，二是稳定性。操纵性是指汽车能够确切地响应驾状员转向指令的能力，稳定性是指汽车受到外界挠动后恢复原来运动状态的能力。两者很难断然分开,稳定性好坏直接影响操纵性的好坏。因此通常只统称为操纵稳定性。操纵稳定性是车辆中一种极为重要的性能，操纵稳定性的好坏直接与驾驶安全相关联[3-4]。
早于1991年，Yamamoto等人就提出车辆的横摆控制，利用方向盘转角前馈函数和横摆角速度反馈函数来最小化外部扰动同时最优化方向盘转角响应。Ding等人将质心侧偏角和横摆角速度作为控制状态量，为了保证系统的状态量跟上理想值，设计了传统不连续的滑模直接横摆力矩控制器，很好的去除了传统滑模控制器出现的抖振。HuiZhang等人将主动前轮转向AFS与DYC相结合来提升车辆侧向稳定性及车辆的操纵性能。DiCairanoStefano等人提出了一种基于开关模型预测控制的控制策略，将差动制动和主动转向相结合，针对轮胎在线性与饱和两种情况下进行实验，结果表明此控制策略在低摩擦系数下能够较好的控制车辆的稳定性[5]。
交通工程学在80年代初才引入我国，计算机网络进入我国较迟，仿真系统更是发展缓慢，至今尚未形成完整系统的体系，对交通状况的收集和积累的工作还没有引起足够重视，但是国内对于车辆侧向运动后来还是有很多研究。湖南大学的周南对智能小车采用模糊PID控制方法，通过调节PID参数使得小车按照模糊控制的输出指令实现跟随控制，提高了控制的稳定性和连续性。湖南大学的吴乙万在对车辆航向角偏差、车速等因素综合考虑的基础上提出了基于动态阈值的车道偏离判定方法，可有效提高车辆侧向运动跟踪能力[6]。华南理工大学的Fang等人对非完整性约束的移动机器人设计了基于驾驶员行为的模糊跟踪控制器，针对航向角误差与方向偏差具有耦合的问题设计了交替控制方法:位置偏差较大时采用位置控制器快速追踪目标路径，方向偏差较大时采用方向控制器调节方向误差直至位置控制器再次调节系统，系统通过两个控制器交替控制可以达到对目标轨迹的准确跟踪[7-8]。北京理工大学的Zhao等人应用最优控制理论得到车轮转角变化率，并根据它设计了跟随控制器，达到了控制转向角的目的[9]。山东大学的阮久宏等提出了基于预瞄误差模型的转向控制策略，设计解耦控制器，提高车辆对外界干扰的鲁棒性，仿真结果表明设计的控制器对于蛇行等复杂工况的跟踪精度较高[10]。南京航空航天大学的沈烜等人通过模糊控制理论设计了预瞄偏差与横摆角偏差控制器，得到了车辆期望的车轮转角，实现了大曲率道路的跟踪。然而在车速改变较大的情况或者外界环境变化时车辆稳定性和抗干扰能力还是不足。
美国国家公路交通安全管理局通过调查后发布声明，侧翻是第二大类危险型事故。具有质心较高的车辆如商务车或SUV在交通事故中存在着明显的弱势。侧翻的危险性太大，而以上主要针对算法进行研究，对车辆换道、转向而引发的车辆失去稳定性研究的还是不够深入透彻。
侧倾是车辆失去操纵稳定性面临的一大问题，侧倾是指车辆在行驶过程中，绕坐标纵轴转动90度或更大角度产生的一种极其危险的侧向运动。车辆侧倾可分为两类，一种是曲线运动引起的侧倾；另一种是绊倒侧倾。曲线运动引起的侧倾是指车辆在道路上行驶时，由于车辆侧向加速度超过一定限值，内侧车轮垂直反力为零而引起的侧倾。车辆车身和质量比轿车等小型车大得多，而且其地板一般都比较高，在转向侧倾事故中，车身将向某一侧倾倒，车体结构变形可能侵入车厢内部，对驾驶员和乘客造成伤害[11-12]。
2影响车辆稳定性的因素分析
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