The straight-line stability analysis of the vehicle with the electronic stability control

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: At present time, branches of industry have been increasingly filled with electronics, capable of controlling different processes in order to achieve demanded paremeters values. Automotive industry, safety issues of which such as vehicle stability and handling are paid much attention, have not become an exclusion. Vehicle safety improvement is one of the areas of development of modern auto-motive industry. Manufacturers permanentally increase the number of control systems and raise the level of control on wheeled vehicle motion parameters in order to achieve the highest possible level of stability and handling. Using of various all-wheel-drive systems becomes more relevant and reasonable. Traction force distribution between all wheels improves dynamic performance indicators, makes cross-country ability better in similar road conditions and allows using algorithms, improving handling and course-keeping ability of a vehicle.

AIMS: Determination of variation range of the control parameter in order to ensure stable straight-line motion of a vehicle with controlled transmission.

MATERIALS AND METHODS: The two-axled vehicle, which transmission has an ability of torque distribution between front and rear axles, is considered in the article. The system of diiferential equations in terms of “middle” wheels side slip angles was made up in the study. The Liénard–Chipart algebraic cri-terion was used to define variation ranges of the control parameter in order to ensure stable straight-line motion of the vehicle.

RESULTS: The obtained variation ranges of the control parameter are included in the adjustment range of modern torque distribution mechanisms, consequently, it is possible to speak about ability to ensure stability of straight-line motion of a full-wheel-driven vehicle with currently existing mechanisms. The scientific novelty of the study lies in analytical determination of variation range of the control parameter for the case of straight-line motion of a vehicle equipped with the electronic stability control.

CONCLUSIONS: Practical value of the study lies in establishment of ability to ensure stability of straight-line motion of a full-wheel-driven vehicle with currently existing mechanisms.

About the authors

Artem V. Eranosyan

Bauman Moscow State Technical University

Author for correspondence.
Email: artem_bmstu@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1591-5831
SPIN-code: 1743-5853
Scopus Author ID: 57217150861

Engineer of the Non-Contact and Sensor Systems Sector

Russian Federation, Moscow

References

  1. Litvinov AS. Ustoichivost’ i upravlyaemost’ avtomobilya. Moscow: Mashinostroenie; 1971. (In Russ).
  2. Antonov DA. Raschet ustoichivosti dvizheniya mnogoosnykh avtomobilei. Moscow: Mashinostroenie; 1984. (In Russ).
  3. Ellis DR. Upravlyaemost’ avtomobilya: per. s angl. Moscow: Mashinostroenie; 1975. (In Russ).
  4. Stepan M, Kulhanek J, Wagnerova R. Implementation of ESP algorithm in LabView cRIO. Proceedings of the IEEE 2015 16th International Carpathian Control Conference (ICCC). 2015 May 27–30. Szilvasvarad, Hungary. P. 507–512. doi: 10.1109/CarpathianCC.2015.7145132
  5. Zhang L, Wang GY, Chen GY, Zhang ZF. The Vehicles ESP Test System Based on Active Braking Control. Advanced Materials Research. 2012;588-589:1552–1559. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMR.588-589.1552' target='_blank'>www.scientific.net/AMR.588-589.1552
  6. Independent Torque Distribution Strategies for Vehicle Stability Control, in World Congress of the Society of Automotive Engineers. Available from: https://cecas.clemson.edu/ayalew/Papers/Vehicle%20Systems%20Dynamics%20and%20Control/Papers/Independent%20Torque%20Distribution%20Strategies%20for%20Vehicle%20Stability%20Control/2009-01-0456.pdf Accessed: Aug 15, 2022.
  7. Osborn RP, Shim T. Independent control of all-wheel-drive torque distribution. Vehicle system dynamics. 2006; 44(7):529–546.
  8. Zhilejkin MM, Ehranosyan AV. Improvement of four-wheel drive vehicle controllability with a connected front axle through the redistribution of torque. Izvestiya MGTU MAMI. 2019;13(1):77–84. doi: 10.31992/2074-0530-2019-39-1-77-84
  9. Zhileykin M, Eranosyan A. Algorithms for dynamic stabilization of rear-wheel drive two-axis vehicles with a plug-in rear axle. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;963(1). doi: 10.1088/1757-899x/963/1/012010
  10. Zhileykin M, Eranosyan A. Method of torque distribution between the axles and the wheels of the rear axle to improve the manageability of two-axle all-wheel drive vehicles. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;820(1). doi: 10.1088/1757-899x/820/1/012008
  11. Antonyan A, Zhileykin M, Eranosyan A. The algorithm of diagnosing the development of a skid when driving a two-axle vehicle. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;820(1). doi: 10.1088/1757-899x/820/1/012003
  12. Mammar S, Baghdassarian VB. Two-degree-of-freedom formulation of vehicle handling improvement by active steering: Proceedings of the 2000 American Control Conference 2000 Jun 28–30; Chicago, IL, USA. P. 105–109.
  13. Ryazantsev VI. Aktivnoe upravlenie skhozhdeniem koles avtomobilya. Moscow: MGTU im. N.E. Baumana; 2007. (In Russ).
  14. Evaluation of an active steering system. Master’s degree project. Available from: https://kipdf.com/evaluation-of-an-active-steering-system_5ab61fa91723dd339c813321.html Accessed: Aug 15, 2022.
  15. Mokhiamar O, Abe M. Active wheel steering and yaw moment control combination to maximize stability as well as vehicle responsiveness during quick lane change for active vehicle handling safety. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering. 2005;216(2):115–124. doi: 10.1243/0954407021528968

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Possible motion paths after applying an external lateral force in case of understeering (a), neutral steering (b) and oversteering (c) of a wheeled vehicle.

Download (103KB)
3. Fig. 2. The lateral force applying cyclogram.

Download (15KB)
4. Fig. 3. The analytical model: C – vehicle center of mass; L – wheelbase; a, b – distances between vehicle center of mass and first and last axles respectively; jx , jy – projections of vehicle center of mass acceleration to longitudinal and lateral axes respectively; Xi , Yi – longitudinal and lateral reaction forces, acting at middle wheels of the i-th axle from the side of road; δi – average sise slip angle of wheels of the i-th axle; φ – angle between the ja acceleration vector and vehicle longitudinal axis.

Download (56KB)
5. Fig. 4. The calculation results for traction mode.

Download (126KB)

Copyright (c) 2023 Eranosyan A.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».