[發明專利]一種分布式驅動車輛行駛穩定性控制方法

有效

• 申請號: 202110021906.1
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112644455B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 彭育輝;鐘龍飛;江銘
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B60W30/02
• 分類號: B60W30/02;B60W30/18
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 錢莉;蔡學俊

1.一種分布式驅動車輛行駛穩定性控制方法，其特征在于，

在穩定域內以理想橫擺角速度和質心側偏角為控制目標，在穩定域外以車輛失穩度為控制目標；

以模糊神經網絡控制器和PID兩種控制器聯合決策橫擺力矩；

針對得到的橫擺力矩進行轉矩矢量分配至后軸的驅動輪，并對車輪滑轉率進行控制，防止車輪過度滑轉而失控；

所述在穩定域內以理想橫擺角速度和質心側偏角為控制目標，在穩定域外以車輛失穩度為控制目標具體包括以下步驟：

基于相平面計算出當前時刻的車輛失穩度e(d)，然后根據失穩度來判斷車輛是否處于失穩狀態，如果車輛沒有失穩，則進入穩定區控制域，通過駕駛員方向盤轉角信號和車速信號，結合車輛二自由度車輛動力學模型計算出當前時刻下車輛的目標橫擺角速度與質心側偏角的實際值與的目標值的偏差e(β)和e(γ)；若車輛已經失穩，則會進入失穩區控制，啟動失穩區控制算法控制車輛，使車輛當前失穩度降為零，恢復至穩定狀態；

采用車輛二自由度車輛動力學模型計算目標橫擺角速度γ_d和目標質心側偏角β_d，公式如下：

式中，k₂為后輪的側偏剛度；a、b為質心到前后軸的距離；δ為轉向輪轉角；m為汽車質量；L為前后軸軸距；K為穩定性因素；u為橫向車速；μ為路面附著系數；

所述以模糊神經網絡控制器和PID兩種控制器聯合決策橫擺力矩具體為：

在穩定區域內，訓練一自適應模糊神經網絡，通過向該自適應模糊神經網絡輸入當前時刻下車輛的目標橫擺角速度與質心側偏角的實際值與的目標值的偏差e(β)和e(γ)，得到當下時刻車輛所需的橫擺力矩M₁；

當車輛失穩時，根據車輛當前時刻的失穩度e(d)，設計PID控制器得出橫擺力矩M₂為：

式中，k_p、k_i、k_d分別為比例系數、積分系數、微分系數；

在聯合控制域內，自適應模糊神經網絡和PID控制器共同作用，引入權重系數λ，總橫擺力矩M_z的計算公式如下：

M_z＝λM₁+(1-λ)M₂；

對比計算得到的總橫擺力矩M_z與地面能夠提供的最大橫擺力矩M_zmax，將較小值作為最終的總橫擺力矩M，進行后續的力矩分配；

所述針對得到的橫擺力矩進行轉矩矢量分配至后軸的驅動輪，并對車輪滑轉率進行控制，防止車輪過度滑轉而失控具體為：

基于相平面不同控制域來分配驅動輪轉矩，同時考慮包括輪胎滑轉率在內的因素，當車輛在相平面穩定邊界內，車輛未發生失穩情況，采用平均分配原則：外側驅動輪增加ΔT，內側驅動輪減少ΔT的控制方式，ΔT的計算如下：

ΔT＝M×R/B；

式中，M為最終的總橫擺力矩，R表示驅動輪半徑，B表示輪距；

在失穩區時車輛已經出現失穩現象，采用二次規劃算法來優化失穩區的轉矩分配，以最小輪胎利用率作為目標優化函數，提高車輛在極限工況下行駛時的穩定性，目標優化函數如下：

式中，F_xi為輪胎驅動力，F_zi表示輪胎垂直載荷，μ表示路面附著系數；

當有電機因為過溫過熱導致電機故障時，令電機立馬停止轉矩輸出，以此來保護電機；

在車輛起步加速時，采用邏輯門限值控制滑轉率，根據當前滑轉率與預設的目標值作對比，當實際值超出目標范圍時，設計PID控制器來輸出修正轉矩ΔT_i并將其與目標轉矩T_i相疊加，最終將修正后的內側輪轉矩T_in與外側輪轉矩T_out發送至各電機控制器，進而控制被控車輛。

2.一種分布式驅動車輛行駛穩定性控制系統，其特征在于，包括存儲器、處理器以及存儲于存儲器上并能夠被處理器運行的計算機程序指令，當處理器運行該計算機程序指令時，能夠實現如權利要求1所述的方法步驟。

3.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有能夠被處理器運行的計算機程序指令，當處理器運行該計算機程序指令時，能夠實現如權利要求1所述的方法步驟。