[發(fā)明專利]一種基于輪胎非線性特點(diǎn)的線控四輪轉(zhuǎn)向分段控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010465174.0
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111731380B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張自宇;王春燕;劉利鋒;王展;趙萬忠;琴亞娟;劉曉強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B62D6/00
• 分類號: B62D6/00;B62D5/04;B62D137/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種基于輪胎非線性特點(diǎn)的線控四輪轉(zhuǎn)向分段控制方法，其特征在于，包括步驟如下：

(1)建立輪胎模型和整車動力學(xué)模型；

(2)定義輪胎特性區(qū)域，劃分輪胎線性區(qū)域、弱非線性區(qū)域、強(qiáng)非線性區(qū)域和飽和區(qū)域；

(3)根據(jù)上述步驟(2)定義的輪胎特性區(qū)域，結(jié)合μ綜合控制理論，設(shè)計輪胎處于線性區(qū)域和弱非線性區(qū)域下的基本控制器K₁；

(4)根據(jù)上述步驟(2)定義的輪胎特性區(qū)域，設(shè)計輪胎處于強(qiáng)非線性區(qū)域下的非線性控制器K₂；

(5)結(jié)合步驟(3)和步驟(4)設(shè)計的兩種控制器，設(shè)計分段控制規(guī)則；

所述步驟(1)中建立模型步驟如下：

(1.1)輪胎模型

采用魔術(shù)公式輪胎模型，魔術(shù)公式輪胎模型的表達(dá)式為：

y(x)＝Dsin{Carctan[Bx-E(Bx-arctan(Bx))]} (1)

式中，y(x)為輪胎側(cè)向力，回正力矩或者輪胎縱向力；x為側(cè)偏角或者滑移率；

B為剛度因子；C為曲線形狀因子；D為峰值因子；E為曲線曲率因子；

利用數(shù)據(jù)擬合的方法，轉(zhuǎn)化為多項式的形式，用來修訂公式(1)中各個參數(shù)的大小；輪胎側(cè)向力計算時C＝1.30；輪胎回正力矩計算時C＝2.4，輪胎縱向力計算時C＝2.37；輪胎側(cè)向力計算時BCD＝a₃sin(arctan(a₅F_z))；輪胎回正力矩計算時

在車輛勻速行駛過程中在車輛輪胎模型上把前后輪分別建模如下：

F_Yf＝Dsin{Carctan[Bα_f-E(Bα_f-arctan(Bα_f))]} (2)

F_Yr＝Dsin{Carctan[Bα_r-E(Bα_r-arctan(Bα_r))]} (3)

式中，F(xiàn)_Yf和F_Yr分別為前、后輪胎側(cè)向力；α_f和α_r分別為前、后輪胎的側(cè)偏角，分別為：

式中，ω_r為橫擺角速度；β為質(zhì)心側(cè)偏角；δ_f和δ_r分別為前、后輪的轉(zhuǎn)角；u_x為車輛的縱向速度；a和b分別為前、后軸到車輛質(zhì)心的距離；

(1.2)整車動力學(xué)模型

采用二自由度車輛微分方程：

式中，m是車輛的質(zhì)量；I_z是車輛Z軸的轉(zhuǎn)動慣量；

對上述公式(5)進(jìn)行線性化寫成：

式中，C_af和C_ar分別為等效前、后輪輪胎的側(cè)偏剛度；

以橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角作為整車動力學(xué)模型的輸出，公式(6)進(jìn)一步寫為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于輪胎非線性特點(diǎn)的線控四輪轉(zhuǎn)向分段控制方法，其特征在于，所述步驟(2)中的輪胎特性區(qū)域劃分標(biāo)準(zhǔn)為：輪胎側(cè)偏角的絕對值小于2.3°時的區(qū)域定義為線性區(qū)域；輪胎側(cè)偏角的絕對值大于2.3°小于3.35°時的區(qū)域定義為弱非線性區(qū)域；輪胎側(cè)偏角的絕對值大于3.35°小于5°時的區(qū)域定義為強(qiáng)非線性區(qū)域；將輪胎側(cè)偏角的絕對值大于5°時的區(qū)域定義為飽和區(qū)域。