[發(fā)明專利]一種基于自調(diào)節(jié)粒子模型的輪轂電機驅(qū)動車輛控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710037357.0
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN106773714B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張承寧;張蕊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 郎堅

本申請涉及一種基于自調(diào)節(jié)粒子模型的輪轂電機驅(qū)動車輛控制方法，該自調(diào)節(jié)粒子模型根據(jù)車輛動力學(xué)原理建立，適用于車輛的線性和非線性區(qū)域，尤其可提供路面附著極限下合理的車輛運動狀態(tài)參考值，以確保車輛的操縱穩(wěn)定性和行駛安全性。所述自調(diào)節(jié)粒子參考模型的建立包含以下步驟：一、根據(jù)車輛動力學(xué)中性轉(zhuǎn)向特性，隨著二自由度線性參考模型解析得到車輛理想?yún)⒖紓?cè)向加速度的變化規(guī)律；二、車輛同時有縱向加速度和側(cè)向加速度需求時，在G?G加速度摩擦圓中建立從參考合加速度到理想合加速度的一一對應(yīng)的映射函數(shù)MAP關(guān)系；三、通過車輛運動軌跡坐標(biāo)系和車輛質(zhì)心坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，得到車輛理想?yún)⒖歼\動狀態(tài)值。保證了車輛在附著極限下的操縱穩(wěn)定性和主動安全性，并確保駕駛員對車輛的可控性。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及一種輪轂電機驅(qū)動車輛的控制方法，尤其涉及基于自調(diào)節(jié)粒子模型，適用于在路面附著極限下提供合理車輛運動狀態(tài)值的方法。

背景技術(shù)

輪轂電機驅(qū)動車輛是目前電動汽車領(lǐng)域中的研究熱點之一，當(dāng)輪轂電機驅(qū)動車輛運行在附著極限時，通常需要參考模型提供合理的車輛參考運動狀態(tài)值，才能真正地發(fā)揮輪轂電機驅(qū)動車輛的性能優(yōu)勢。目前一般采用二自由度線性模型作為參考模型來生成車輛控制系統(tǒng)參考狀態(tài)值。然而，二自由度線性模型具有以下三個方面的局限性：(a).二自由度模型是線性的，只可表示車輛在側(cè)向加速度小于0.4g的線性區(qū)域內(nèi)的基本特性，不能真實反映車輛在非線性區(qū)域(大側(cè)向加速度)的動力學(xué)特性；(b).在路面-輪胎附著極限附近，二自由度模型將提供不合理的車輛動力學(xué)狀態(tài)值；(c).當(dāng)車輛需求廣義力超出路面附著極限時，車輛目標(biāo)狀態(tài)值將會以一定方式達到飽和，此時應(yīng)采用非線性參考模型解析駕駛員輸入信號；否則，駕駛員輸入信號與車輛目標(biāo)軌跡的相互耦合關(guān)系在飽和點將會變得非常微弱，換句話說，駕駛員將失去對車輛行駛軌跡的可控性。

因此，需要建立一種適用于線性和非線性區(qū)域的參考模型，以保證車輛在附著極限下的操縱穩(wěn)定性和主動安全性，并確保駕駛員對車輛的可控性。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述本領(lǐng)域存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種輪轂電機驅(qū)動車輛的自調(diào)節(jié)粒子模型。該模型將輪胎摩擦圓應(yīng)用于整車層面，從而將運動中的車輛看做粒子(particle)來進行建模。該模型的構(gòu)建具體包括以下步驟：

①.車輛勻速彎道行駛時,根據(jù)駕駛員輸入信號，通過車輛二自由度線性參考模型解析獲得車輛參考側(cè)向加速度；并依據(jù)車輛動力學(xué)中性轉(zhuǎn)向特性，建立理想側(cè)向加速度隨著參考側(cè)向加速度的變化規(guī)律，即就是，車輛參考側(cè)向加速度和理想側(cè)向加速度的乘積是車輛路面附著系數(shù)和重力加速度乘積的平方，進而可以獲得車輛在線性和非線性區(qū)域，尤其是附著極限下合理的運動狀態(tài)值。

②.車輛非勻速彎道行駛時，同時有縱向加速度和側(cè)向加速度需求，在車輛摩擦圓中，構(gòu)建參考合加速度與理想合加速度之間的自調(diào)節(jié)粒子映射關(guān)系，得到理想合加速度矢量；

③.將所述車輛理想合加速度矢量由車輛運動軌跡坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到車輛質(zhì)心坐標(biāo)系，得到車輛理想?yún)⒖歼\動狀態(tài)值。

所述步驟①中通過自調(diào)節(jié)粒子模型解析獲得車輛理想側(cè)向加速度，具體包括：當(dāng)車輛只有駕駛員輸入的側(cè)向加速度需求且解析參考側(cè)向加速度時，向車輛施加一個側(cè)向加速度和制動加速度的理想合加速度，且所述理想合加速度與車輛質(zhì)心合速度方向呈鈍角；根據(jù)參考側(cè)向加速度和理想側(cè)向加速度的乘積等于車輛路面附著系數(shù)μ和重力加速度g乘積的平方的關(guān)系，得到車輛理想側(cè)向加速度：

所述步驟②的得到車輛理想合加速度，具體包括：在所述自調(diào)節(jié)粒子映射關(guān)系中，當(dāng)車輛的參考側(cè)向加速度參考縱向加速度與理想側(cè)向加速度理想縱向加速度存在以下關(guān)系時：

其中，φ為偏置角，為參考合加速度映射車輛摩擦圓上的射線與橫坐標(biāo)的夾角；通過如下公式確定理想合加速度：