[發(fā)明專利]基于狀態(tài)觀測(cè)器的四驅(qū)電動(dòng)汽車速度與道路坡度估計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810021205.6
• 申請(qǐng)日: 2018-01-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108216250A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭洪艷;尹震宇;申忱;戴啟坤;陳虹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): B60W40/076
• 分類號(hào): B60W40/076;B60W40/105
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 杜森垚

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于狀態(tài)觀測(cè)器的四驅(qū)電動(dòng)汽車縱向速度與道路坡度估計(jì)方法，首先建立三自由度車輛模型；然后進(jìn)行輛狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)：以車輛傳感器測(cè)量的車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度與縱向加速度作為輸入，采用全維狀態(tài)觀測(cè)器理論，選取縱向加速度的測(cè)量值與縱向加速度的估計(jì)值的差值作為校正項(xiàng)，對(duì)車輛縱向速度設(shè)計(jì)縱向速度觀測(cè)器；再以縱向速度估計(jì)值與縱向加速度作為輸入，設(shè)計(jì)道路坡度估計(jì)觀測(cè)器；最后將道路坡度的估計(jì)值反饋回縱向車速觀測(cè)器中，完成基于狀態(tài)觀測(cè)器的四驅(qū)電動(dòng)汽車速度與道路坡度估計(jì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于狀態(tài)觀測(cè)器的四驅(qū)電動(dòng)汽車速度與道路坡度估計(jì)方法，屬于車輛狀態(tài)估計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電動(dòng)汽車作為新型能源汽車的代表，與傳統(tǒng)的汽油車相比，在清潔、環(huán)保、節(jié)能等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，隨著電動(dòng)汽車的擁有量逐年增加，其操縱穩(wěn)定性和主動(dòng)安全性問(wèn)題也受到廣泛關(guān)注。

電動(dòng)汽車主動(dòng)安全控制系統(tǒng)能有效地提高車輛操縱穩(wěn)定性，減少交通事故的發(fā)生。有效地實(shí)現(xiàn)控制邏輯的前提是準(zhǔn)確地獲取車輛的行駛狀態(tài)信息。然而，由于生產(chǎn)成本和測(cè)量誤差等因素，在大規(guī)模生產(chǎn)車輛中，車載傳感器無(wú)法直接測(cè)量部分車輛運(yùn)行狀態(tài)信息。因此，利用可測(cè)車輛狀態(tài)信息設(shè)計(jì)觀測(cè)器來(lái)估計(jì)無(wú)法測(cè)量的車輛狀態(tài)信息已逐漸成為研究熱點(diǎn)。

其中，準(zhǔn)確已知車輛的縱向速度、道路坡度等是自主駕駛車輛控制的基礎(chǔ)，以自動(dòng)變速為例，準(zhǔn)確地已知行駛道路坡度及縱向車速是車輛自動(dòng)變速的關(guān)鍵。因此，有必要設(shè)計(jì)一種觀測(cè)器方法對(duì)縱向速度與坡度進(jìn)行有效的估計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決電動(dòng)汽車參數(shù)估計(jì)困難問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于狀態(tài)觀測(cè)器的四驅(qū)電動(dòng)汽車縱向速度與道路坡度估計(jì)方法。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于狀態(tài)觀測(cè)器的四驅(qū)電動(dòng)汽車縱向速度與道路坡度估計(jì)方法，包括以下步驟：

步驟一、建立三自由度車輛模型；

步驟二、車輛狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)：以車輛傳感器測(cè)量的車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度與縱向加速度作為輸入，采用全維狀態(tài)觀測(cè)器理論，選取縱向加速度的測(cè)量值a_x與縱向加速度的估計(jì)值的差值作為校正項(xiàng)，對(duì)車輛縱向速度設(shè)計(jì)縱向速度觀測(cè)器；再以縱向速度估計(jì)值與縱向加速度作為輸入，設(shè)計(jì)道路坡度估計(jì)觀測(cè)器；最后將道路坡度的估計(jì)值反饋回縱向車速觀測(cè)器中，完成基于狀態(tài)觀測(cè)器的四驅(qū)電動(dòng)汽車速度與道路坡度估計(jì)。

進(jìn)一步地，所述步驟一建立的三自由度車輛模型為：

其中，m是汽車總質(zhì)量，單位kg；r為汽車的橫擺角速度，單位rad/s；v_x是車輛在車體坐標(biāo)系下的縱向速度，單位m/s；v_y是車輛在車體坐標(biāo)系下的側(cè)向速度，單位m/s；F_xi，i＝1,...,4，分別表示車輛的左前縱向輪胎力、右前縱向輪胎力、左后縱向輪胎力、右后縱向輪胎力,單位N；F_yi，i＝1,...,4，分別表示車輛的左前側(cè)向輪胎力、右前側(cè)向輪胎力、左后側(cè)向輪胎力、右后側(cè)向輪胎力,單位N；θ為道路坡度，單位deg；C_x為縱向空氣阻力系數(shù)；g為重力加速度，單位N/kg。

進(jìn)一步地，所述步驟二設(shè)計(jì)的車輛縱向速度觀測(cè)器及道路坡度估計(jì)觀測(cè)器為：

其中，L代表觀測(cè)器增益；a_x為車輛的縱向加速度，單位m/s²；m是汽車總質(zhì)量，單位kg；v_x是車輛在車體坐標(biāo)系下的縱向速度，單位m/s；θ為道路坡度，單位deg；C_x為縱向空氣阻力系數(shù)；g為重力加速度，單位N/kg；