随着汽车在高速下失去稳定性引起的事故逐渐增多,人们对于稳定性控制系统研究的关注度逐渐提高。稳定性控制系统的设计是汽车主动安全技术的一种,它通过抑制汽车过多转向以及严重不足转向趋势,提高汽车操纵稳定性,减少交通事故的发生。由于在量产车上目前无法直接测量汽车质心侧偏角,因此汽车质心侧偏角的估算成为稳定性控制系统研究中的一项关键技术。本文首先提出了线性阶段质心侧偏角的估算方法,对轮胎侧偏刚度和质心侧偏角分别进行估算,然后评价此方法的优点和缺陷;进而提出改进方案,研究用于非线性阶段基于扩展自适应卡尔曼滤波器的质心侧偏角估算,对路面附着系数、汽车质心侧偏角、纵向车速、侧向车速、横摆角速度、侧倾角和侧倾角速度进行估算。最后,结合商业仿真软件和稳定性控制系统的控制算法,对高附着路面、低附着路面以及变附着系数路面的估算效果进行离线仿真试验验证。全文内容包括:1.分析了汽车稳定性控制系统的研究意义以及对汽车质心侧偏角进行估算的必要性,对汽车质心侧偏角的研究现状和趋势进行了总结,研究对质心侧偏角估算影响比较大的轮胎侧偏刚度和路面附着系数的估算研究现状。2.在经典卡尔曼滤波理论和扩展卡尔曼滤波理论的基础之上,分析了目前采用卡尔曼滤波器进行估算存在的不足和缺陷,研究对这种不足的相应解决方案,随后对卡尔曼滤波在汽车估算领域的应用趋势做了简单总结。3.针对线性阶段估算中车辆参数不确定的问题,研究采用经典二自由度车辆模型估算车辆质心侧偏角,融合最小二乘法估算轮胎侧偏刚度的算法,并对此算法的双移线仿真工况进行仿真验证。仿真结果表明:该算法在轮胎线性阶段估算精度高,但在非线性阶段的估算精度大大下降,需要进一步改进算法。4.针对第三章算法在非线性阶段估算精度的下降,研究搭建包括整车纵向运动、侧向运动、横摆运动和侧倾运动的车辆模型,选择了魔术公式轮胎模型作为估算算法的轮胎模型,对魔术公式轮胎模型进行了无量纲化,并对无量纲化轮胎模型参数计算进行研究。最后采用扩展自适应卡尔曼滤波算法,将车辆动力学方程写成卡尔曼滤波器所要求的状态空间形式,并进行连续系统的离散化,在Matlab/Simulink环境下搭建整个估算算法。5.进行离线仿真试验验证扩展自适应卡尔曼滤波器对于车辆状态和路面附着系数进行估算的效果。研究采用商业仿真软件veDYNA自带的车辆模型,以及实验室自行开发的稳定性控制算法,修改控制算法与车辆模型的连接接口,确定控制算法能够对车辆模型起作用,最后验证估算状态与实际状态的接近程度。研究结果表明:在高附着路面、低附着路面以及变附着系数路面工况下,本文提出的估算算法对于质心侧偏角的估算精度有了明显提高;路面附着系数的估算能够满足稳定性控制系统的要求,其精度有待于进一步提高。