[發明專利]一種考慮動載荷和路面附著系數的質心側偏角估計方法

有效

• 申請號: 202010763226.2
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111898207B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 張茜;周洪亮;劉志遠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;B60W40/12;B60W40/064;B60W40/00;G06F119/14
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

1.一種考慮動載荷和路面附著系數的質心側偏角估計方法，其特征在于：所述估計方法包括以下步驟：

步驟一：根據附著系數μ＝1和名義載荷F_zf,F_zr下的側向力與側偏角關系的實驗數據或由魔術公式輪胎模型得到的數據，確定側向力線性分段模型的分段區間和分段數，分段區間為U_p,f(p＝0,±1,…,±(a+1))與U_q,r(q＝0,±1,…,±(a+1))，b＝f,r分別表示前軸、后軸車輪，分段數為c＝2(a+1)+1，a≥1；

步驟二：建立附著系數μ＝1和名義載荷F_zf,F_zr下前后軸車輪側向力與車輪側偏角α_f,α_r的PWA關系表達式：

其中，為前軸側偏角為α_f,p時的側向力，C_qr和d_qr采用相同的方法得到；

步驟三：建立附著系數μ1和名義載荷F_zf,F_zr下前后軸車輪側向力與車輪側偏角α_f,α_r的PWA關系表達式，引入變量和表征與以及與的關系：

步驟四：建立考慮動載荷，附著系數μ1情況下前后軸車輪側向力與車輪側偏角α_f,α_r的PWA關系表達式，轉向時前后軸車輪動載荷分別為△F_zf,△F_zr：

其中，

步驟五：根據有效分區建立以前后輪側偏角為狀態變量的切換側向動力學模型：

取滿足α_f·α_r≥0，且α_f∈U_p,f，α_r∈U_q,r的分區標記p,q，并將＜p,q＞對映射為正整數，記θ＝{i|i＝1,2,...,n_pq}(n_pq＝2(a+2)(a+2)-1)，構建有效分區集θ；

取i∈θ，前后輪側偏角α_f,α_r為狀態量，建立切換側向動力學模型：

其中，

其中，m,I_z分別表示車輛質量和繞z軸的轉動慣量，v_x為縱向車速，M_z為橫擺力矩，δ為車輪轉向角，l_f,l_r為前后軸到質心的距離，L＝l_f+l_r；

步驟六：選取切換側向動力學模型中的非線性項為前件變量，將切換側向動力學模型轉換為切換T-S模糊模型，根據式(6)設計切換模糊觀測器，估計前后車輪側偏角，根據車輪側偏角與質心側偏角的關系式，計算得到質心側偏角的估計值，具體為：

1)定義η₁＝ζ_f(α_f,μ)φ_f,η₂＝ζ_r(α_r,μ)φ_r，則式(6)為

設η_1min≤η₁≤η_1max，η_2min≤η₂≤η_2max，將η₁和η₂分別表示為η₁＝M₁₁η_1max+M₁₂η_1min，η₂＝M₂₁η_2max+M₂₂η_2min，其中M₁₁,M₁₂M₂₁,M₂₂定義如下：

式(7)表示為

其中，A_ij,b_ij由η_1min,η_1max,η_2min,η_2max替代式(6)中A_i(η₁,η₂),b_i(η₁,η₂)內的η₁,η₂得到，

2)選擇橫擺率γ和側向加速度a_y作為測量輸出y

其中，

3)將式(9)、(10)離散化，有

其中，T_s為采樣周期，

4)設觀測器的形式為

其中，估計器增益L_il＝P^-1W_il通過求解以下優化問題得到：

5)根據步驟4)得到的估計值計算質心側偏角的估計值

2.根據權利要求1所述的一種考慮動載荷和路面附著系數的質心側偏角估計方法，其特征在于：所述步驟三中不同側向力分區的ζ_f(α_f,μ)和ζ_r(α_r,μ)計算方法如下：

其中，