[發(fā)明專利]一種基于路面附著系數(shù)識別的目標(biāo)優(yōu)化轉(zhuǎn)矩分配方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110271212.3
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113147420A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 殷德軍;王俊杰;杜金劍
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: B60L15/20
• 分類號: B60L15/20;B60W40/00;B60W50/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 汪清

1.一種基于路面附著系數(shù)識別的目標(biāo)優(yōu)化轉(zhuǎn)矩分配方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟Sl、通過車載傳感器直接獲取分布式驅(qū)動電動汽車的方向盤轉(zhuǎn)角δ_w，第i個車輪的轉(zhuǎn)速ω_i，車輛的縱向加速度a_x，側(cè)向加速度a_y以及橫擺角速度r，車輛的縱向速度v_x，方向盤轉(zhuǎn)角δ_w經(jīng)過換算可以得到前輪轉(zhuǎn)角δ；

步驟S2、通過Dugoff歸一化輪胎模型，計算出第i個輪胎的歸一化縱向輪胎力和歸一化側(cè)向輪胎力

步驟S3、結(jié)合歸一化縱向輪胎力和歸一化側(cè)向輪胎力建立非線性車輛模型；

步驟S4、利用無跡卡爾曼濾波算法，計算獲得第i個輪胎對應(yīng)的路面附著系數(shù)μ_i，來確定最小路面附著系數(shù)μ_min；

步驟S5、以前輪轉(zhuǎn)角δ為判斷信號，根據(jù)最小路面附著系數(shù)μ_min，設(shè)計橫擺力矩預(yù)控制器，在轉(zhuǎn)矩分配算法生效初始時控制制動器降低車輛行駛速度；

步驟S6、采用目標(biāo)優(yōu)化轉(zhuǎn)矩分配算法建立目標(biāo)優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)；所述目標(biāo)函數(shù)不僅隱含了輪胎利用率最低，同時還考慮了每個輪胎對產(chǎn)生橫擺力矩的不同貢獻(xiàn)；通過求解目標(biāo)優(yōu)化問題得到最優(yōu)的縱向輪胎力，從而得到執(zhí)行器作用在車輪上的最優(yōu)輸出轉(zhuǎn)矩。

2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的目標(biāo)優(yōu)化轉(zhuǎn)矩分配方法，其特征在于，步驟S2通過Dugoff歸一化輪胎模型如下：

其中，F(xiàn)_zi為第i個輪胎的垂向載荷，C_xi為第i個輪胎的縱向剛度，C_yi為第i個輪胎的側(cè)向剛度，λ_i為第i個輪胎的滑移率，α_i為第i個輪胎的側(cè)偏角，ε為速度影響系數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輪胎模型，其特征在于，C_xi和C_yi由對應(yīng)輪胎的特性曲線擬合得到，第i個輪胎的垂向載荷為：

其中，m為車輛的質(zhì)量，g為重力加速度，l_f為車輛質(zhì)心到前軸的距離，l_r為車輛質(zhì)心到后軸的距離，l＝l_f+l_r，h_g為車輛質(zhì)心到地面的高度，d_f為前軸軸距，d_r為后軸軸距；

第i個輪胎的滑移率為：

其中，R_w為車輪的有效半徑；

第i個輪胎的側(cè)偏角為：

其中，v_y為車輛的側(cè)向速度，

4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的目標(biāo)優(yōu)化轉(zhuǎn)矩分配方法，其特征在于，步驟S3所述非線性車輛模型包含兩部分的運(yùn)動模型：車身的平面運(yùn)動模型和車輪的轉(zhuǎn)動模型。車身的平面運(yùn)動模型如下：

其中，I_z為車輛橫擺運(yùn)動的轉(zhuǎn)動慣量；

車輪的轉(zhuǎn)動模型如下：

其中，F(xiàn)_xi為第i個輪胎的縱向輪胎力，T_i為第i個車輪的執(zhí)行器輸出的轉(zhuǎn)矩，J_w為車輪的轉(zhuǎn)動慣量。

5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的目標(biāo)優(yōu)化轉(zhuǎn)矩分配方法，其特征在于，步驟S4通過無跡卡爾曼濾波算法建立車輛非線性系統(tǒng)，系統(tǒng)方程如下：

x＝[μ₁ μ₂ μ₃ μ₄]^T

y＝[a_x a_y r]^T

其中，x為狀態(tài)變量，y為測量變量，u為輸入量。