[發(fā)明專利]一種電動(dòng)汽車主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的復(fù)合控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711260555.X
• 申請(qǐng)日: 2017-12-04
• 公開（公告）號(hào): CN107992681B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁世宏;金楊;李鴻一;馬莉;劉陸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 江蘇縱聯(lián)律師事務(wù)所 32253
• 代理人: 陳娜

1.一種電動(dòng)汽車主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的復(fù)合控制方法，其特征在于：基于二自由度車輛模型，設(shè)計(jì)滑模觀測(cè)器對(duì)質(zhì)心側(cè)偏角進(jìn)行估計(jì)，采用擾動(dòng)觀測(cè)器對(duì)外部擾動(dòng)進(jìn)行觀測(cè)，并將觀測(cè)值作為前饋補(bǔ)償，結(jié)合狀態(tài)反饋控制算法，設(shè)計(jì)基于擾動(dòng)觀測(cè)的終端滑模控復(fù)合控制算法；主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的復(fù)合控制方案，包括以下步驟：

步驟一、建立二自由度車輛模型：

側(cè)向動(dòng)力學(xué)方程為

橫擺動(dòng)力學(xué)方程為

其中β是質(zhì)心側(cè)偏角，γ是橫擺角速度，m是車的質(zhì)量，C_f和C_r分別為前后輪胎的側(cè)偏剛度，a，b分為車輛前軸和后軸到質(zhì)心的距離，δ_f是車輛的前輪轉(zhuǎn)角，I_z為整車?yán)@Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,V_x為縱向速度，d(t)為包含系統(tǒng)不確定和外界干擾的集總擾動(dòng)；

方程(1)-(2)作為汽車運(yùn)行過程中的參考模型，并且根據(jù)參考模型計(jì)算出理想的橫擺角速度γ_d，計(jì)算方法如下：

式中μ為路面摩擦系數(shù)，g為重力加速度，δ為方向盤轉(zhuǎn)角；

步驟二、基于二階滑模觀測(cè)算法設(shè)計(jì)狀態(tài)觀測(cè)器估計(jì)車輛的實(shí)際質(zhì)心側(cè)偏角

步驟三、將由二自由度車輛模型得到的理想橫擺角速度、EPS系統(tǒng)模塊得到的實(shí)際橫擺角速度以及步驟二中得到的實(shí)際質(zhì)心側(cè)偏角估計(jì)值發(fā)送給反饋控制器模塊；反饋控制器模塊是基于終端滑模控制算法設(shè)計(jì)的前輪轉(zhuǎn)角控制器，其功能是為車輛提供一個(gè)附加轉(zhuǎn)角；

步驟四、最后，設(shè)計(jì)擾動(dòng)觀測(cè)器模塊，其輸入端為實(shí)際橫擺角速度γ和控制輸入δ_f，其輸出端為擾動(dòng)補(bǔ)償量將擾動(dòng)觀測(cè)器的輸出反饋給步驟三中的反饋控制器模塊，從而設(shè)計(jì)基于擾動(dòng)觀測(cè)技術(shù)的終端滑模復(fù)合控制器；

所述步驟二中，二階滑模觀測(cè)器構(gòu)建方法如下：

其中分別為γ和β的觀測(cè)值，c₁和c₂是兩個(gè)正常數(shù)，a_y為側(cè)向加速度，δ為方向盤轉(zhuǎn)角，A₁₁，A₁₂，A₂₁，A₂₂，B₁，B₂常數(shù)，V_x為縱向速度；

所述步驟四中觀測(cè)器可以構(gòu)造為如下形式

其中x＝s,G₁(x)＝B₁,G₂(x)＝1，和P分別為有界擾動(dòng)的估計(jì)值和非線性觀測(cè)器的內(nèi)部變量，L為觀測(cè)器的增益并且滿足所述步驟四中基于擾動(dòng)觀測(cè)技術(shù)的終端滑模復(fù)合控制器δ_f可以設(shè)計(jì)為：

式中K₁＞0，K₂＞0，則滑動(dòng)變量s將在有限時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的復(fù)合控制方法，其特征在于，為了準(zhǔn)確反映車輛在輪胎線性區(qū)域的運(yùn)行狀態(tài)，并且最大程度地消除模型誤差所帶來的不利影響，從而將車輛橫擺角速度γ和車輛側(cè)向加速度a_y同時(shí)作為觀測(cè)器的反饋?zhàn)兞俊?/p>

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的復(fù)合控制方法，其特征在于，在實(shí)際情況下前、后輪胎側(cè)偏剛度C_f和C_r的值會(huì)根據(jù)路面狀況和輪胎的垂直載荷不斷變化，即實(shí)際的輪胎側(cè)偏剛度與假設(shè)值存在偏差，且簡(jiǎn)化的二自由度車輛模型與實(shí)際車輛存在著模型誤差，所述二階滑模觀測(cè)器設(shè)計(jì)時(shí)將側(cè)向加速度偏差作為反饋量，對(duì)模型誤差進(jìn)行補(bǔ)償控制。