[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

一種分布式電動汽車橫向穩定性自適應控制系統及方法，涉及電動汽車底盤控制。系統設有優化控制層、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/制動力得到所需的橫擺力矩。采用遺傳算法優化自適應參數，系統控制律不依賴于系統模型，對非線性系統具有很強的魯棒性。

技術領域

本發明涉及電動汽車底盤控制，尤其是涉及一種分布式電動汽車橫向穩定性自適應控制系統及方法。

背景技術

迫于能源與環保的雙重壓力，汽車的節能和環保性能逐漸成為關注的重點，分布式電動汽車以其獨特的動力系統和傳動機構成為國內外高校和研究機構研究的熱點問題。分布式電動汽車作為一種新興的運載工具，在很多方面亟待突破，當分布式電動車高速過彎和變道時或是在地面附著條件惡劣的環境下轉向行駛時，由于運動學模型參數的變化不能保證車輛此時仍處于穩定狀態，必須通過運動學控制協調各輪的轉矩以避免車輛出現側滑、急轉和側翻等失穩的危險工況，在文獻[1](劉樹偉,李剛,鄭利民.基于LQR的汽車橫擺力矩控制研究[J].汽車實用技術,2013,(12):56-60)、文獻[2](李少坤.基于轉矩分配的分布式驅動電動汽車穩定性控制研究[D].吉林大學,2016.)和文獻[3](張利鵬,李亮,祁炳楠,等.雙電機分布式驅動汽車高速穩定性機電耦合控制[J].機械工程學報,2015,51(16):29-40.)分別使用不同方法對分布式電動汽車橫向穩定性進行控制，在所提出的方法中對系統的模型參數依賴過大，而極限工況下車輛系統是一個高度非線性參數時變且不確定的系統，控制效果都不是很理想。

發明內容

本發明的目的在于為了克服現有技術上的不足，提供一種分布式電動汽車橫向穩定性自適應控制系統及方法。

所述分布式電動汽車橫向穩定性自適應控制系統設有優化控制層、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/制動力得到所需的橫擺力矩。

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；

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，估算公式如式(3)，各輪的側向力通過安裝在輪胎上的多傳感器測量中心(MSHub)獲得；

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，在優化控制層本發明提出一種基于遺傳優化模糊滑模變結構控制的算法，實現對分布式電動車輛的附加橫擺力矩的控制。針對分布式電動車輛高度非線性、參數不確定及時變的特性，模糊滑模控制結合模糊控制和滑模變結構控制兩者優點，利用滑模變結構控制應對外界不確定性因素，提高車輛在極限條件下的穩定性，同時利用模糊控制柔化控制信號，減小或消除滑模變結構控制中出現的高頻抖振，并且利用遺傳算法優化模糊控制器的隸屬度函數參數及模糊規則自適應尋求到最優的規則和隸屬度。在橫擺力矩優化分配模塊利用最小二乘法以輪胎利用率最小為目標函數優化分配各輪的縱向力并由此得到輪轂電機的驅/制動力矩，最終實現將橫擺力矩分配到各輪。

所述分布式電動汽車橫向穩定性自適應控制方法，包括以下步驟：

1)確定期望橫擺角速度與質心偏向角；