[發(fā)明專利]考慮控制區(qū)域的極限工況下車輛橫縱向穩(wěn)定控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110657208.0
• 申請(qǐng)日: 2021-06-11
• 公開（公告）號(hào): CN113221257B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李梓涵;王萍;許娟;林佳眉;胡云峰;陳虹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F30/17;G06F30/20;B60L15/20;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 吉林長(zhǎng)春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 白冬冬

一種考慮控制區(qū)域的極限工況下車輛橫縱向穩(wěn)定控制方法，屬于車輛安全控制技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的目的是根據(jù)車輛狀態(tài)所處的不同的區(qū)域考慮不同的穩(wěn)定性控制需求，在模型預(yù)測(cè)控制的框架下設(shè)計(jì)穩(wěn)定性控制器，得到附加轉(zhuǎn)矩作用于輪轂電機(jī)，調(diào)整車輛行駛姿態(tài)，從而保證車輛橫縱向穩(wěn)定性的考慮控制區(qū)域的極限工況下車輛橫縱向穩(wěn)定控制方法。本發(fā)明的步驟：構(gòu)建極限駕駛工況；在不同的區(qū)域需要滿足針對(duì)駕駛安全的不同控制需求；將映射為穩(wěn)定性控制器設(shè)計(jì)中的不同控制目標(biāo)及約束的變化；作用于輪轂電機(jī)形成閉環(huán)系統(tǒng)。本發(fā)明在保證模型準(zhǔn)確描述特性的同時(shí)保證了控制器的求解實(shí)時(shí)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于車輛安全控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著汽車保有量的增加，電動(dòng)汽車的出現(xiàn)有效改善了能源短缺與環(huán)境污染問(wèn)題。四輪輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車，因其各車輪獨(dú)立可控，可通過(guò)車輛動(dòng)力學(xué)控制分別附加驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在車輛穩(wěn)定控制方面有著更大的潛力。而在極限工況下，車輛很容易失穩(wěn)并引發(fā)交通事故，此時(shí)耦合的車輛橫縱向動(dòng)力學(xué)之間互相影響，使得目前已有的主動(dòng)安全系統(tǒng)很難發(fā)揮其控制功能，于是有必要利用控制算法提高車輛橫縱向穩(wěn)定性。在穩(wěn)定性控制中引入關(guān)于橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角的控制區(qū)域并進(jìn)行劃分，并在不同的區(qū)域中考慮不同的控制性能，可更好地提高車輛整體穩(wěn)定性和駕駛安全性。

目前考慮控制區(qū)域的極限工況下車輛橫縱向穩(wěn)定控制存在以下問(wèn)題：

1、即使車輛在行駛過(guò)程中各個(gè)時(shí)刻狀態(tài)可能處于不同的控制區(qū)域，多數(shù)控制方法仍在各區(qū)域考慮同樣的控制需求，而不是根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)所需的穩(wěn)定性控制需求實(shí)時(shí)變化，雖然也可進(jìn)行較有效的控制，但并不能完全的發(fā)揮其控制性能，這限制了控制區(qū)域在車輛穩(wěn)定性控制中的應(yīng)用潛能。

2、現(xiàn)有的多數(shù)四輪輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車橫縱向穩(wěn)定控制方法在利用輪胎模型擬合輪胎力時(shí)，沒(méi)有考慮輪胎在極限工況下存在的復(fù)合滑移特性，并且忽略了縱、側(cè)向力與滑移率和側(cè)偏角之間的耦合非線性關(guān)系，這使得輪胎力的計(jì)算不夠準(zhǔn)確從而會(huì)影響預(yù)測(cè)模型精度。

3、多數(shù)現(xiàn)有的極限工況下車輛穩(wěn)定性控制方法為了準(zhǔn)確地描述車輛、輪胎動(dòng)力學(xué)，使用較為復(fù)雜的非線性模型，而增加了求解復(fù)雜度，使得控制器的求解只能選擇復(fù)雜的求解工具，且不能保證控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是根據(jù)車輛狀態(tài)所處的不同的區(qū)域考慮不同的穩(wěn)定性控制需求，在模型預(yù)測(cè)控制的框架下設(shè)計(jì)穩(wěn)定性控制器，得到附加轉(zhuǎn)矩作用于輪轂電機(jī)，調(diào)整車輛行駛姿態(tài)，從而保證車輛橫縱向穩(wěn)定性的考慮控制區(qū)域的極限工況下車輛橫縱向穩(wěn)定控制方法。

本發(fā)明步驟是：

S1、利用仿真軟件CarSim搭建四輪輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車模型，構(gòu)建極限駕駛工況；

其特征在于：

S2.根據(jù)當(dāng)前的駕駛行為以及路況信息，考慮車輛橫-縱-垂向動(dòng)力學(xué)特性，給出在線的車輛控制控制區(qū)域邊界條件，并將其劃分為穩(wěn)定區(qū)、臨界穩(wěn)定區(qū)和不穩(wěn)定區(qū)，在不同的區(qū)域需要滿足針對(duì)駕駛安全的不同控制需求；

控制需求設(shè)置根據(jù)駕駛員行為以及路況信息在線得到關(guān)于橫擺角速度γ和質(zhì)心側(cè)偏角β的控制區(qū)域，當(dāng)前車輛狀態(tài)(β,γ)判斷出所處區(qū)域位置，針對(duì)車輛狀態(tài)可能會(huì)處于不同區(qū)域的情況，需要滿足的控制需求也會(huì)隨之變化，其中不同區(qū)域是指穩(wěn)定區(qū)域R1、臨界穩(wěn)定區(qū)域R2、不穩(wěn)定區(qū)域R3；

當(dāng)車輛狀態(tài)逐漸遠(yuǎn)離穩(wěn)定區(qū)，即從穩(wěn)定區(qū)域R1過(guò)渡到臨界穩(wěn)定區(qū)域R2再到不穩(wěn)定區(qū)域R3時(shí)，各目標(biāo)函數(shù)權(quán)重值呈S型曲線形式變化如下：