[發明專利]基于動態控制分配的四驅電動汽車動力學多目標控制系統

有效

• 申請號: 201710917407.4
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107719372B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 武冬梅;袁佳威;鄭敏
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B60W40/064
• 分類號: B60W40/064;B60W40/105;B60W40/112;B60W40/13;B60W50/00;B60L15/20
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡琳萍

本發明公開了一種基于動態控制分配的四驅電動汽車動力學多目標控制系統，包括：狀態測量和估計模塊，用于對車輛狀態和參數信息進行測量和估計；所述運動學決策模塊，用于得到車輛期望縱向驅動力和橫擺力矩；輪胎力控制分配模塊，用于進行輪胎力控制分配，得到四個車輪有期望輪胎力；執行器動態控制分配模塊，利用模型預測控制方法，進行執行器的動態控制分配，得到驅動電機和液壓制動系統的期望控制輸入；執行系統控制模塊，用于控制器響應目標需求，得到期望的電機轉矩和制動壓力。本發明可以充分利用四驅電動汽車多個控制自由度和冗余執行系統的特點，提高整車動力學安全性，降低能量消耗。

技術領域

本發明涉及車輛動力學控制技術，尤其涉及一種基于動態控制分配的四驅電動汽車動力學多目標控制系統。

背景技術

電動汽車是解決環境污染和能源問題的一個有效途徑，同時隨著電動汽車上的電驅動系統和電控系統的廣泛應用，也為汽車動力學控制提供了更多的優勢。相對于傳統兩輪統一驅動的形式，四輪獨立驅動的形式增加了多個控制自由度，同時電機轉矩的控制精度和響應速度較高。因此，四輪獨立驅動電動汽車在動力學控制方面具有明顯的優勢。

四輪獨立驅動電動汽車動力學控制包括安全、節能等多方面的控制目標，以及縱向、側向等多個控制自由度，同時包括四輪獨立驅動\制動冗余執行系統，是一種復雜的耦合控制系統。在四輪獨立驅動電動汽車的動力學控制中，車輪轉矩控制分配是一個重要方面。目前主要是綜合車輛穩定性和能量消耗等多個方面的控制目標，利用多目標優化方法，進行車輪驅動轉矩的靜態控制分配。

執行器的動態特性對車輛的動力學控制有較大影響，目前國內外對執行器動態特性的考慮主要應用在動力學安全控制中。但是執行器的動態特性對于車輛安全、節能的綜合控制也有較大影響，尤其是多目標協調過程中，因此考慮執行器動態特性，基于動態控制分配的四驅電動汽車動力學多目標控制具有重要作用。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中的缺陷，提供一種基于動態控制分配的四驅電動汽車動力學多目標控制系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：基于動態控制分配的四驅電動汽車動力學多目標控制系統,

包括狀態測量和估計模塊、運動決策模塊、輪胎力控制分配模塊、執行器動態控制分配模塊和執行系統控制模塊；

所述狀態測量和估計模塊，用于對車輛狀態和參數信息進行測量和估計，為動力學控制提供所需信號；

所述運動學決策模塊，用于通過建立四驅電動汽車動力學控制模型，得到車輛期望縱向驅動力和橫擺力矩，作為輪胎力控制分配模塊的目標輸入；

輪胎力控制分配模塊，用于綜合安全和節能多個控制目標，進行輪胎力控制分配，得到四個車輪有期望輪胎力，作為執行器控制分配模塊的目標輸入；

執行器動態控制分配模塊，是考慮執行器動態特性，利用模型預測控制方法，進行執行器的動態控制分配，得到驅動電機和液壓制動系統的期望控制輸入；

執行系統控制模塊,通過電機控制子系統和液壓制動控制子系統，使控制器響應目標需求，得到期望的電機轉矩和制動壓力，并將實際輸入信息反饋給上層控制各控制模塊。

按上述方案，所述狀態測量和估計模塊采集的信號包括：方向盤角度輸入、加速踏板信號、制動踏板位置信號、車輛橫擺角速度，電機轉速和轉矩、車輪載荷、車輛速度、質心側偏角和路面附著系數。

按上述方案，所述運動決策模塊獲得車輛期望縱向驅動力和橫擺力矩的具體方法如下：根據車輛二自由度參考模型，將方向盤轉角、車速和路面附著系數輸入給二自由度參考模型，得到車輛的參考狀態：橫擺角速度和質心側偏角；再根據測量和估計得到的車輛實際狀態，根據參考狀態與實際狀態的偏差進行反饋控制，決策得到期望的附加橫擺力矩；同時根據加速踏板和制動踏板輸入信號，進行踏板解析，得到車輛期望的縱向驅動力。