[發(fā)明專利]硬件在回路仿真的車輛動(dòng)力學(xué)模型的建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010100875.0
• 申請(qǐng)日: 2010-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN101789038A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張明;薛俊亮;萬亮;范志卿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京經(jīng)緯恒潤(rùn)科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛

1.一種硬件在回路仿真的車輛動(dòng)力學(xué)模型的建模方法，包括駕駛 員子模型的建模，其特征在于，在駕駛員子模型的建模中，對(duì) 第一類道路，采用比例積分微分PID控制進(jìn)行仿真，對(duì)第二 類道路，采用基于與時(shí)間有關(guān)的常微分方程組的最優(yōu)控制進(jìn)行 仿真；

其中，所述最優(yōu)控制的控制量是通過下述步驟得到的：

采用復(fù)變函數(shù)的留數(shù)定理計(jì)算與所述常微分方程組 對(duì)應(yīng)的矩陣指數(shù)；

根據(jù)所述矩陣指數(shù)計(jì)算所述常微分方程組的解；

將得到的所述常微分方程組的解作為所述最優(yōu)控制的控 制量，

其中，所述步驟包括：

根據(jù)牛頓第二定律確定的整車側(cè)向和橫擺運(yùn)動(dòng)的方程如 下：

mVehiclev·y,Vehicle=Fy,Wheel,FrontcosδSteering+Fy,Wheel,Rear-vx,Vehicleγ·VehiclemVehicle---(1)]]>

JVehicleγ··Vehicle=aFy,Wheel,FrontcosδSteering-bFy,Wheel,Rear---(2)]]>

其中，m_Vehicle-整車質(zhì)量，-質(zhì)心側(cè)向加速度- 車輛的橫擺角速度，J_Vehicle-車輛的橫擺轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，-車輛 的橫擺角加速度，δ_steering-前輪轉(zhuǎn)角，v_vehicle-車輛質(zhì)心的速度， v_x-質(zhì)心速度沿車身縱向的分量，F(xiàn)_{y，Wheel，F(xiàn)ront}-前輪所受地面的 側(cè)向力，F(xiàn)_{y，Wheel，rear}-后輪所受地面的側(cè)向力，a-質(zhì)心到前軸的 距離，b-質(zhì)心到后軸的距離；

將二自由度運(yùn)動(dòng)方程線性化，所述運(yùn)動(dòng)方程為標(biāo)準(zhǔn)的狀 態(tài)空間方程組：

x·=Ax+Bu]]>

y＝Cx+Du????(3)

其中，x-狀態(tài)向量，該向量是[車輛質(zhì)心的側(cè)向位移， 車輛質(zhì)心的側(cè)向速度，車輛的橫擺角速度，車輛的橫擺角]，y -輸出向量，該向量是[車輛質(zhì)心的側(cè)向位移]，u-控制輸入 向量，該向量是[前輪轉(zhuǎn)角]，A、B、C、D-整理成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)空 間方程過程中生成的系數(shù)距陣；

所述式(3)的離散時(shí)間解是：

y(kT)＝CΦ(kT)x(0)+CΓ(kT)Bu????(4)

其中：Φ(kT)＝e^AkT，k-第k個(gè)采樣點(diǎn)，T- 采樣周期，x(0)-初始時(shí)刻的狀態(tài)向量；

采用復(fù)變函數(shù)的留數(shù)定理計(jì)算與常微分方程組對(duì)應(yīng)的矩 陣指數(shù)Φ(kT)＝e^AkT，其中，所述常微分方程組為所述式(3)；

根據(jù)所述矩陣指數(shù)計(jì)算所述常微分方程組的解 y(kT)＝CΦ(kT)x(0)+CΓ(kT)Bu；

根據(jù)目標(biāo)函數(shù)的極值求控制量u的過程如下：

所述目標(biāo)函數(shù)：其中m為計(jì)算選取的參考 采樣點(diǎn)數(shù)；

目標(biāo)函數(shù)極值處：dJdu=0,]]>

從而求出最優(yōu)的控制輸入u，使得目標(biāo)函數(shù)取極值；

將得到的所述最優(yōu)的控制輸入u作為最優(yōu)控制的控制量。