[發(fā)明專利]融合數(shù)據(jù)分析的車輛非線性動(dòng)力學(xué)控制策略

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910625906.5
• 申請(qǐng)日: 2019-07-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110532589A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李玉芳;婁百川;倪銘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 32237 江蘇圣典律師事務(wù)所
• 代理人: 韓天宇<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明提供了一種融合數(shù)據(jù)分析的車輛非線性動(dòng)力學(xué)控制策略，適用于車輛非線性動(dòng)力學(xué)控制策略的設(shè)計(jì)。所述方法包括確定非線性動(dòng)力學(xué)研究對(duì)象、確定自變量參數(shù)與取值范圍、生成數(shù)據(jù)集，運(yùn)行非線性求解算法，建立解的評(píng)價(jià)指標(biāo)、數(shù)據(jù)分析、最后根據(jù)分析結(jié)果確定非線性控制策略。數(shù)據(jù)分析方法可同時(shí)考慮涵蓋車輛參數(shù)（包含輪胎參數(shù)）、路面參數(shù)以及多種控制參數(shù)在內(nèi)的大量參數(shù)變量，由于求解數(shù)據(jù)由非線性算法在控制策略設(shè)計(jì)階段采集，并不需要考慮求解時(shí)間的問(wèn)題，復(fù)雜環(huán)境下的多參數(shù)控制、多種變量的耦合控制都得以在此研究方法下實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，研究得到的控制策略更加適用于不同參數(shù)的車輛，應(yīng)用于車輛控制具有較強(qiáng)的普適性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車輛非線性控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種融合數(shù)據(jù)分析的車輛非線性動(dòng)力學(xué)控制策略。

背景技術(shù)

車輛的非線性控制一直是車輛主動(dòng)安全領(lǐng)域的一道難題，非線性動(dòng)力學(xué)模型中包含的參數(shù)較多，且求解運(yùn)算速度較慢。國(guó)內(nèi)外對(duì)于車輛線性控制策略的研究已經(jīng)成熟，當(dāng)車輛的輪胎處于近似線性區(qū)域時(shí)，應(yīng)用車輛線性理論模型的控制策略的求解速度快且控制精度高。但當(dāng)車輛的輪胎處于非線性臨界區(qū)域時(shí)，線性模型與實(shí)際的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生較大的偏差，同時(shí)非線性模型的運(yùn)算延遲較高，實(shí)時(shí)性差，同時(shí)考慮多種控制變量的耦合控制運(yùn)算速度較慢，這都無(wú)法滿足對(duì)要求更高精度與響應(yīng)速度的非線性控制策略的研究。應(yīng)用運(yùn)算速度更高的控制器，更高精度的傳感器，更加先進(jìn)的預(yù)測(cè)算法已經(jīng)可以達(dá)到一定的效果，但在實(shí)際的處于高度非線性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的車輛系統(tǒng)中，非線性模型數(shù)據(jù)間的內(nèi)部關(guān)系才是一切非線性控制的源頭。

因此采用多元化的非線性求解辦法預(yù)處理大量的車輛參數(shù)(包含輪胎參數(shù))、路面參數(shù)與控制數(shù)據(jù)，從基于復(fù)雜的非線性理論模型的數(shù)據(jù)中運(yùn)用數(shù)據(jù)分析的方法分析數(shù)據(jù)間的內(nèi)部關(guān)系，可以總結(jié)得到更有針對(duì)性的非線性控制策略，同時(shí)考慮到了不同車輛參數(shù)(包含輪胎參數(shù))、路面參數(shù)作為變量，得到的車輛控制策略具有普適性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，提供了一種融合數(shù)據(jù)分析的車輛非線性動(dòng)力學(xué)控制策略，通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)量的非線性解的分析得到控制量與系統(tǒng)穩(wěn)定響應(yīng)的關(guān)系，根據(jù)變量間的相關(guān)性等數(shù)據(jù)關(guān)系確定的控制策略，彌補(bǔ)直接非線性控制的響應(yīng)慢，實(shí)時(shí)性差的問(wèn)題，為非線性控制策略的設(shè)計(jì)提供了一種新的思路，從動(dòng)力學(xué)模型本身數(shù)據(jù)出發(fā)的研究更能反映系統(tǒng)的控制規(guī)律，且在前期求解數(shù)據(jù)的環(huán)節(jié)無(wú)需考慮求解速度的問(wèn)題，因此可以采用精度更高的非線性求解算法，得到的數(shù)據(jù)經(jīng)分析更能反映內(nèi)部規(guī)律。

本發(fā)明提供的融合數(shù)據(jù)分析的車輛非線性控制策略流程如下：

1)針對(duì)具體的控制研究對(duì)象對(duì)應(yīng)的非線性動(dòng)力學(xué)模型，以多組不同大小的車輛參數(shù)(包含輪胎參數(shù))與控制參數(shù)數(shù)據(jù)作為輸入，利用選取的非線性求解方法，得到對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)輸出；

2)根據(jù)控制目標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的輸出建立評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)系統(tǒng)的響應(yīng)速度，穩(wěn)定區(qū)間，超調(diào)大小等；

3)選取部分或全部的車輛參數(shù)(包含輪胎參數(shù))、路面參數(shù)以及控制參數(shù)作為自變量，評(píng)價(jià)指標(biāo)作為因變量，利用數(shù)據(jù)分析方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到分析結(jié)果；

4)總結(jié)分析結(jié)果得到具體的控制策略。

融合數(shù)據(jù)分析的車輛非線性控制策略的主要數(shù)據(jù)來(lái)源為車輛的非線性動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)控制目標(biāo)的不同(橫向、縱向、垂向與耦合控制等)有針對(duì)性的研究的不同的車輛非線性動(dòng)力學(xué)模型，包含考慮了非線性元素的二自由度模型，三自由度模型，四自由度模型和七自由度模型，各部分結(jié)構(gòu)局部的動(dòng)力學(xué)模型與各種類型的耦合模型。

作為輸入的車輛參數(shù)可包含：整車質(zhì)量、軸距、輪距、質(zhì)心位置、汽車?yán)@x、y、z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、前輪轉(zhuǎn)角、后輪轉(zhuǎn)角、懸掛質(zhì)量、非懸掛質(zhì)量、固有圓頻率、懸架彈簧剛度、阻尼比、輪胎側(cè)偏剛度、輪胎模型參數(shù)等、路面不平度系數(shù)、路面附著系數(shù)等。