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电动汽车行驶稳定性模型预测控制仿真研究

摘要：为了提高电动汽车行驶的稳定性，提出了一种集成的汽车和车轮稳定性控制系统，并对汽车行驶的稳定性控制效

果进行仿真。创建电动汽车模型简图，给出电动汽车动力学方程式。采用模型预测控制技术，设计了一种集成的汽车和

车轮稳定性控制器。采用MATLAB软件对电动汽车横摆角速度、行驶速度和侧滑角进行仿真，与无模型预测控制器输出

结果进行对比。结果显示：采用无模型预测控制器，电动汽车横摆角速度、行驶速度跟踪误差较大，振动幅度较大，产生

的侧滑角较大。采用模型预测控制器，电动汽车横摆角速度、行驶速度跟踪误差较小，振动幅度较小，产生的侧滑角较

小。采用模型预测控制器，能够提高电动汽车行驶的稳定性，避免汽车在突然转弯时发生侧翻现象。

关键词：模型预测控制；汽车；横摆角速度；速度；侧滑角；仿真

SimulationofModelPredictiveControlforDrivingStabilityofElectricVehicle

Abstract：Inordertoimprovethedrivingstabilityofelectricvehicle，anintegratedvehicleandwheelstabilitycontrolsystemwas

proposed，andthevehicledrivingstabilitycontroleffectwassimulated.Themodeldiagramofelectricvehiclewascreated，and

thedynamicequationofelectricvehiclewasgiven.Anintegratedvehicleandwheelstabilitycontrollerwasdesignedbyusing

modelpredictivecontroltechnology.Theyawrate，drivingspeedandsideslipangleofelectricvehicleweresimulatedby

MATLABsoftware，andtheresultswerecomparedwiththoseofmodelfreepredictivecontroller.Theresultsshowthatthetracking

errorsofyawrateanddrivingspeedwerelarger，thevibrationamplitudeandsideslipanglewerelargerbyusingmodelfreepre⁃

dictivecontroller.Thetrackingerrorofyawrateanddrivingspeedofelectricvehiclewassmaller，thevibrationamplitudeand

sideslipangleweresmallerbyusingmodelpredictivecontroller.Themodelpredictivecontrollercanimprovethedrivingstability

oftheelectricvehicleandavoidtherolloverphenomenonwhenthevehiclesuddenlyturns.

KeyWords：ModelPredictiveControl；Vehicle；YawRate；Speed；SideslipAngle；Simulation

1引言是新能源汽车，都必须首先考虑汽车行驶的安全性。在中国，每

近些年，随着汽车保有量的快速上升，使得人们出行变得更年都有汽车交通事故发生。根据交通运输部数据分析，汽车侧向

加方便。然而，传统燃油汽车的快速发展，导致能源消耗和环境失稳是导致交通事故的主要因素之一。驾驶员不能对汽车进行

污染问题变得更加突出。针对这些问题，我国积极主动地推行可有效控制，导致其发生侧滑现象，从而造成重大交通事故的发生。

持续发展战略，大力发展新能源汽车。电动汽车与传统汽车相因此，研究汽车行驶的稳定性控制系统，优化其控制性能，对于汽

比，机械结构有很大的改变，不需要发动机、离合器及变速器等结车行驶的安全性具有重大的意义。

构，底盘空间也被燃料电池占据了一部分。电动