[發明專利]一種四輪轉向智能汽車偽解耦控制器及其控制方法

有效

• 申請號: 202010094270.9
• 申請日: 2020-02-15
• 公開（公告）號: CN111231984B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 蔡英鳳;滕成龍;陳龍;孫曉強;鄒凱;孫曉東;王海;方培俊;楊紹卿
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B60W50/00
• 分類號: B60W50/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種四輪轉向智能汽車偽解耦控制器及其控制方法，在智能感知外部環境和觀測內部參數的基礎上，首先建立四輪轉向智能汽車原模型，再建立右逆模型，以串聯方式置于原模型左側，四輪轉向智能汽車原模型和右逆模型共同構成偽解耦系統；然后建立四輪轉向智能汽車有限時間穩定度模型，用于四輪轉向智能汽車的有限時間穩定度觀測，再建立四輪轉向智能汽車有限時間模型失配度模型，用于四輪轉向智能汽車原模型和右逆模型的失配程度觀測，最后設計轉向控制決策模塊，根據外部環境感知和內部參數觀測，以及有限時間穩定度和有限時間模型失配度兩個特征參數，做出是否轉向和控制參數的決策，提高四輪轉向智能汽車轉向控制性能和智能化水平。

技術領域

本發明涉及一種四輪轉向智能汽車轉向控制領域，尤其涉及基于有限時間穩定度和模型失配度的四輪轉向智能汽車偽解耦控制器及其控制方法。

背景技術

四輪轉向智能汽車是前后輪胎均能執行轉向功能的智能汽車，是基于環境感知、計算機、自動化和人工智能的高新科技產品，具有低速轉向時靈敏度高，高速轉向時操縱性好等特點，未來將為汽車產業有效解決穩定、安全、靈活、節能和環保問題，比如智能行駛狀態下的穩定性判斷、事故避免和油耗降低，以及更加靈活的行駛策略，比如四輪轉向純電動汽車和新能源汽車，可以提高駕駛靈活性和行駛安全性，有效降低能源消耗和減少有害氣體排放，比如智慧交通模式下的能耗節約和排放降低，從而使汽車產業能夠在節能環保的同時滿足穩定、安全和舒適等多種需求。

四輪轉向智能汽車的動態模型中存在橫向速度、橫擺角速度的強耦合，存在前輪側偏剛度、后輪側偏剛度、縱向速度等時變參數，存在轉向系統和懸架系統等未建模動態，四輪轉向智能汽車的轉向控制是一個存在強耦合、多時變參數和未建模動態的控制問題。傳統的四輪轉向控制方法，沒有很好地協調解決變量耦合和參數時變導致的穩定度變化、模型失配等特征問題，在實現解耦控制的同時很少關注參數的變化對被控系統影響，或者基于被控系統的不變參數模型設計解耦控制器，沒有考慮被控系統中的參數變化和未建模動態所導致的穩定程度變化和模型失配問題。現代社會對智能汽車的控制性能提出了越來越高的要求，對于具有更高操控裕度的四輪轉向智能汽車，在智能感知車輛內外部環境參數的基礎上，如何解決狀態變量之間的耦合問題，以實時觀測被控系統有限時間穩定度和有限時間模型失配度兩個有限時間特征參數為決策依據，做出是否轉向和控制參數的選擇決策，提高四輪轉向智能汽車轉向控制性能，是一個急待解決的問題。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于有限時間穩定度和模型失配度的四輪轉向智能汽車偽解耦控制器及其控制方法，在智能感知車輛外部環境和觀測內部參數的基礎上，首先建立四輪轉向智能汽車原模型，基于原模型建立四輪轉向智能汽車右逆模型，以串聯方式放置于原模型的左側，四輪轉向智能汽車原模型和四輪轉向智能汽車右逆模型共同構成偽解耦系統，也就是說，右逆模型將原模型偽解耦為一階橫擺角速度子系統和一階橫向速度子系統，實現對四輪轉向智能汽車的偽解耦控制，然后建立四輪轉向智能汽車有限時間穩定度模型，用于四輪轉向智能汽車的有限時間穩定度觀測，再建立四輪轉向智能汽車的有限時間模型失配度模型，用于四輪轉向智能汽車原模型和右逆模型的模型失配程度觀測，最后設計轉向控制決策模塊，根據外部環境感知和內部參數觀測的信息，以及有限時間穩定度和有限時間模型失配度兩個特征參數數據，做出是否轉向和控制參數的選擇決策，提高四輪轉向智能汽車轉向控制性能和智能化水平。

本發明基于有限時間穩定度和模型失配度的四輪轉向智能汽車偽解耦控制器的技術方案是：包括外部環境感知模塊，內部參數觀測模塊，四輪轉向智能汽車原模型，四輪轉向智能汽車右逆模型，有限時間穩定度觀測模型，有限時間模型失配度觀測模型，轉向決策控制模塊。

所述外部環境感知模塊用于獲取汽車行駛的車道信息、交通標志、附近車輛、行人信息，并將信息傳送給轉向決策控制模塊；