[發明專利]一種基于路面附著系數識別的目標優化轉矩分配方法

在審

• 申請號: 202110271212.3
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113147420A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 殷德軍;王俊杰;杜金劍
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B60L15/20
• 分類號: B60L15/20;B60W40/00;B60W50/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 汪清

本發明提供了一種基于路面附著系數識別的目標優化轉矩分配方法，本發明通過車載傳感器獲取狀態參數，利用Dugoff歸一化輪胎模型計算出歸一化的縱向輪胎力和側向輪胎力，并建立非線性車輛模型；利用無跡卡爾曼濾波算法，識別路面附著系數，確定最小路面附著系數；構建橫擺力矩預控制器，以前輪轉角為判斷信號，根據最小路面附著系數，調整車輛在轉矩分配算法生效初始時的行駛速度；同時設計了一種著眼于整車穩定性的目標優化轉矩分配算法，提出一個新的目標函數，該目標函數不僅隱含了輪胎利用率最低，同時還考慮了每個輪胎對產生橫擺力矩的不同貢獻；該轉矩分配方法有助于在極限工況下，尤其是路面附著系數較低的情況下，改善車輛的穩定性。

技術領域

本發明涉及車輛穩定性控制技術，具體涉及一種基于路面附著系數識別的目標優化轉矩分配方法。

背景技術

直接橫擺力矩控制(Direct Yaw Moment Control)作為一種車輛主動安全技術，具有很高的可靠性和有效性。直接橫擺力矩控制分為兩層，上層為汽車橫擺運動控制，用于獲得當前車輛所需目標廣義力，包括理想橫擺力矩和縱向力；下層為汽車轉矩分配控制，基于當前車輛所需理想橫擺力矩對各驅動/制動執行器進行控制實現轉矩分配，屬于典型的控制分配問題。

當遇到路面附著系數較低的路況時，在極限工況下車輛的穩定性控制常常超出其物理極限，導致主動安全控制算法失效，這就需要在控制算法生效初始時對車輛的行駛狀態進行平衡，如車速等關鍵因素，并優化控制算法以保證車輛運動的穩定性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于路面附著系數識別的目標優化轉矩分配方法，來調整車輛在轉矩分配算法生效初始時的行駛速度；同時設計了一種著眼于整車穩定性的目標優化轉矩分配算法，提出一個新的目標函數，該目標函數不僅隱含了輪胎利用率最低，同時還考慮了每個輪胎對產生橫擺力矩的不同貢獻；該轉矩分配方法有助于在極限工況下，尤其是路面附著系數較低的情況下，改善車輛的穩定性。

實現本發明目的的技術方案為：一種基于路面附著系數識別的目標優化轉矩分配方法，所述轉矩分配方法包括以下步驟：

步驟S1、通過車載傳感器直接獲取分布式驅動電動汽車的方向盤轉角δ_w，第i個車輪的轉速ω_i，車輛的縱向加速度a_x，側向加速度a_y以及橫擺角速度r，車輛的縱向速度v_x，方向盤轉角δ_w經過換算可以得到前輪轉角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向輪胎力

步驟S3、結合歸一化縱向輪胎力和歸一化側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個輪胎對應的路面附著系數μ_i，來確定最小路面附著系數μ_min；

步驟S5、以前輪轉角δ為判斷信號，根據最小路面附著系數μ_min，設計橫擺力矩預控制器，在轉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、采用目標優化轉矩分配算法建立目標優化問題的目標函數；所述目標函數不僅隱含了輪胎利用率最低，同時還考慮了每個輪胎對產生橫擺力矩的不同貢獻；通過求解目標優化問題得到最優的縱向輪胎力，從而得到執行器作用在車輪上的最優輸出轉矩。

與現有技術相比，本發明的顯著優點為：本發明根據路面附著系數自動調整車輛進行轉矩分配初始時的行駛速度，防止因為車速過大而導致車輛穩定性控制超出物理極限；同時設計的目標優化轉矩分配算法的目標函數，不僅隱含了傳統的輪胎利用率最低，同時還考慮了每個輪胎對產生橫擺力矩的不同貢獻，即由于車輛重心的前移或者后移，各個輪胎的側向輪胎力對產生橫擺力矩的效果是不同的；該方法有助于在極限工況下，尤其是路面附著系數較低的情況下，改善車輛的穩定性。

附圖說明