[發明專利]一種考慮輪胎縱滑力學特性的汽車縱向速度跟蹤控制系統的控制方法

有效

• 申請號: 202110700828.8
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113296552B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 孫曉強;胡偉偉;吳鵬程;蔡英鳳;陳龍
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G05D13/62
• 分類號: G05D13/62;G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種考慮輪胎縱滑力學特性的汽車縱向速度跟蹤控制系統的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，進行輪胎縱滑力學特性試驗，準確獲取反映輪胎非線性縱滑力學特性的試驗數據，完成輪胎縱滑力學特性的分段仿射辨識；所述輪胎縱滑力學特性辨識模型的輸入為輪胎縱向滑移率和輪胎垂向載荷，輸出為輪胎縱向力；所述輪胎縱滑力學特性分段仿射辨識主要包括試驗數據聚類、仿射子模型參數估計以及分界面系數矩陣求解三個環節；所述三個環節分別采用改進的模糊C均值算法、加權最小二乘算法以及支持向量機算法進行實現；完成所述辨識環節后，將輪胎縱滑特性分段仿射辨識模型的仿真輸出數據與實際試驗數據進行對比，確保輪胎縱滑力學特性辨識模型的精度滿足系統控制設計要求；

步驟2，構建包括前述輪胎縱滑力學特性分段仿射辨識模型在內的汽車縱向動力學系統正向數學模型，包括發動機模型、液力變矩器模型、自動變速器換擋模型、制動系統模型、車輪動力學模型、滑移率計算模型以及車身縱向受力分析模型；

步驟3，設計汽車縱向速度分層式跟蹤控制策略，包括上位控制器和下位控制器，上位控制器以實際車速與目標車速間的誤差為輸入，輸出為汽車期望縱向加速度，下位控制器以前述汽車期望縱向加速度和實際縱向加速度間的誤差為輸入，輸出為實際控制加速度，所述實際控制加速度進一步通過汽車逆縱向動力學模型得到實際控制的發動機節氣門開度和制動系統制動壓力；所述汽車逆縱向動力學模型主要包括驅動/制動力矩切換控制模型、期望縱向力計算模型、輪胎縱滑力學特性分段仿射辨識逆模型、期望輪速計算模型、期望驅動力矩/制動力矩計算模型、發動機逆模型以及制動系統逆模型等；所述輪胎縱滑力學特性分段仿射辨識逆模型的輸入為輪胎縱向力和輪胎垂向載荷，輸出為輪胎縱向滑移率；

步驟4，將設計好的系統控制律刷寫至車載控制單元，所述車載控制單元接收來自車速傳感器、胎壓傳感器、車輛加速度傳感器以及輪速傳感器傳輸的信號，根據這些信號計算出實際控制的發動機節氣門開度和制動系統制動壓力，而后將這些控制信號發送給發動機控制單元和制動系統控制單元；所述發動機控制單元根據節氣門位置傳感器傳輸的信號，對節氣門開度進行反饋控制，所述制動系統控制單元根據制動壓力傳感器傳輸的信號，對制動系統制動壓力進行反饋控制；

在所述步驟1中的輪胎縱滑力學特性試驗過程中，輪胎垂向載荷的變化范圍設置為[車輛空載載荷/4～車輛滿載載荷/4]，然后每隔500N采集一次輪胎縱向力試驗數據；輪胎縱向滑移率的變化范圍為[-1～1]，然后每隔0.01采集一次輪胎縱向力試驗數據。

2.根據權利要求1所述的一種考慮輪胎縱滑力學特性的汽車縱向速度跟蹤控制系統的控制方法，其特征在于，所述步驟3中汽車縱向速度跟蹤上位控制器和下位控制器均采用PID控制算法進行控制策略設計。

3.根據權利要求1所述的一種考慮輪胎縱滑力學特性的汽車縱向速度跟蹤控制系統的控制方法，其特征在于，所述步驟3中輪胎縱滑力學特性分段仿射辨識逆模型的求取過程包括以下步驟：

步驟1，根據輪胎縱滑力學特性試驗數據，獲取以輪胎縱向力和輪胎垂向載荷為輸入，輪胎縱向滑移率為輸出的數據間非線性映射關系；

步驟2，針對該非線性映射關系進行分段仿射辨識，辨識環節也是由數據聚類、仿射子模型參數估計以及分界面系數矩陣求解三個環節所組成；所述三個環節也分別采用改進的模糊C均值算法、加權最小二乘算法以及支持向量機算法進行實現；

步驟3，完成所述辨識環節后，將輪胎縱滑力學特性分段仿射辨識逆模型的仿真輸出數據與實際試驗數據進行對比，確保輪胎縱滑力學特性分段仿射辨識逆模型的精度滿足系統控制設計要求。