[發明專利]一種分布式電動汽車橫向穩定性自適應控制系統及方法

有效

• 申請號: 201710540080.3
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107253453B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 郭景華;王進
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B60L15/20
• 分類號: B60L15/20;B60L15/32
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

1.分布式電動汽車橫向穩定性自適應控制系統，其特征在于設有優化控制層、橫擺力矩優化分配模塊、車輛狀態測量估算模塊、理想橫擺角速度與質心側偏角計算模塊、方向盤轉角傳感器和車速傳感器；所述優化控制層利用遺傳算法對模糊滑模自適應控制器進行優化，得出期望附加橫擺力矩，再由橫擺力矩優化分配模塊將附加橫擺力矩分配到輪轂電機控制器中，電機控制器發送指令信息到各輪轂電機中產生電機驅/制動力得橫擺力矩；

所述各個模塊的信息傳遞通過CAN總線，實施步驟如下：

1)車速傳感器及方向盤轉角傳感器測得車輛縱向行駛速度和方向盤轉角，進入理想橫擺角速度和質心側偏角計算模塊中，得到理想橫擺角速度和質心側偏角；

所述理想橫擺角速度和質心側偏角的具體方法為：分布式電動車簡化成二自由度車身，推導出在穩態過彎時橫擺角速度及質心側偏角，并將此作為車輛行駛中需跟蹤的目標值，期望值如式(1)和式(2)所示：

式中，β為質心側偏角，γ是橫擺角速度，δ_f是前輪轉角，m表示整車質量，l_f,l_r分別為車身前軸距和后軸距，V_x和V_y分別為車速傳感器測得的縱向車速和橫向車速，C_f,C_r分別表示前后輪胎側偏剛度；

2)車輛狀態測量估算模塊通過實時觀測車輛狀態，輸出車輛橫擺角速度、質心側偏角和各輪的側向力，所述車輛橫擺角速度通過橫擺角速度傳感器測得，質心側偏角通過車速傳感器測得縱向車速及橫向車速并估算得到，各輪的側向力通過安裝在輪胎上的多傳感器測量中心獲得；

利用車輛狀態測量估算模塊得到的橫擺角速度及質心偏向角：

分別與期望值做差，得到橫擺角速度偏差e_γ和質心偏向角的偏差e_β，設計滑模面s：

s＝ξe_γ+(1-ξ)e_β

對滑模函數s求導：

3)引入遺傳算化控制模塊得到的期望附加橫擺力矩，進入橫擺力矩優化分配，以輪胎利用率為優化目標兼顧輪胎力分配橫擺力矩；

滑模控制器設計，令求得等效滑模控制的等效項u_eq，再令u＝u_eq+u_s分析使得成立，得到滑模控制的切換控制項u_s，F_{y_rl}、F_{y_rr}、F_{y_fl}和F_{y_fr}由車輛狀態測量估算模塊中多傳感器測量中心獲得：

u_s＝-K sgn(s)

模糊控制設計，滑模控制中K值影響滑模控制器抖振，令模糊控制器的輸入為s和輸出為K，模糊子集都為{NB,NS,ZO,PS,PB}，由此構成橫向穩定模糊滑模控制器；

引入遺傳算法優化模糊控制器的隸屬度函數及模糊規則；

控制分配：以輪胎利用率為優化目標兼顧輪胎力分配橫擺力矩，即將四個輪胎利用率的平方和進行最小化為優化目標，車輛行駛中根據輪胎垂直力來分配各個輪胎的附著利用率。