[發明專利]極限工況下基于穩定區域的車輛側向穩定性控制方法

有效

• 申請號: 202010152254.0
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111332277B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 王萍;張曦月;丁曉東;陳虹;胡云峰
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B60W30/02
• 分類號: B60W30/02;B60W50/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 杜森垚

1.一種極限工況下基于穩定區域的車輛側向穩定性控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、車輛側向穩定區域的辨識與繪制

1.1)建立描述車輛側向運動的非線性模型；非線性模型包括：

(1)非線性車輛側向動力學模型：

其中，和分別表示車輛的質心側偏角的導數和車輛的橫擺角速度的導數；m_v是車輛質量；V_x是車輛速度；β是質心側偏角；r是橫擺角速度；F_yfl,F_yfr分別是前輪左右側向力；F_yrl,F_yrr分別是后輪左右側向力；δ_f是前輪轉角；I_z是車輛繞質心旋轉的轉動慣量；l_f是質心到前軸的距離；l_r是質心到后軸的距離；l_s是車輪左軸到右軸的距離的一半；

(2)非線性輪胎模型：

其中，F_y是輪胎側向力；μ為路面附著系數；F_z為垂直載荷；輪胎側偏剛度C_α，可分為前輪側偏剛度C_f和后輪側偏剛度C_r；α為輪胎側偏角；

1.2)將步驟1.1)建立的非線性模型進行局部線性化，并分別得到車輛側向穩定條件和可控條件；

1.3)根據車輛側向穩定條件和可控條件分別得到車輛側向穩定邊界和可控邊界，繪制由質心側偏角和橫擺角速度組成的穩定區域；

步驟二、基于穩定邊界的模型預測控制器的設計

2.1)建立描述車輛側向運動的二自由度模型；

2.2)建立車輛參考模型；從所述二自由度模型輸出前輪轉角給車輛參考模型，得到質心側偏角參考值和橫擺角速度參考值；

2.3)設計模型預測控制器，預測模型的狀態變量由質心側偏角和橫擺角速度組成，控制量為前輪轉角和附加橫擺力矩；

步驟三、通過模型預測控制器進行車輛側向穩定性控制：以步驟一得到的車輛側向穩定區域作為模型預測控制器的狀態約束，跟蹤車輛參考模型輸出的質心側偏角參考值和橫擺角速度參考值，將模型預測控制器得到的輸出作用于車輛，對車輛進行穩定性控制。

2.如權利要求1所述的一種極限工況下基于穩定區域的車輛側向穩定性控制方法，其特征在于，所述步驟1.2)中，對非線性模型進行局部線性化包括：

將所述非線性車輛側向動力學模型表示為：

其中，和分別表示質心側偏角和橫擺角速度導數的線性化點；和分別是增量部分；β_o,r_o,δ_fo分別是質心側偏角、橫擺角速度和前輪轉角的線性化點；

通過泰勒展開的形式將非線性車輛側向動力學模型線性化：

其中，A_o表達式為：

將A_o的各部分進行展開，得到以下公式：

B_o表達式為：

將B_o的各部分進行展開，得到以下公式：

C_αfl和C_αfr分別是前輪左右輪胎側偏剛度；C_αrl和C_αrr分別是后輪左右輪胎側偏剛度。