[發(fā)明專利]一種基于降維模型的轉(zhuǎn)向和制動一體化路徑跟蹤控制方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202111285179.6 | 申請日： | 2021-11-01 |
| 公開（公告）號： | CN113954873B | 公開（公告）日： | 2023-04-25 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王國棟;孟宇;劉立;顧青;鄭淏清;白國星;董國新 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京科技大學(xué) |
| 主分類號： | B60W60/00 | 分類號： | B60W60/00;B60W50/00 |
| 代理公司： | 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237 | 代理人： | 張仲波;于春曉 |
| 地址： | 100083*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 模型 轉(zhuǎn)向 制動 一體化 路徑 跟蹤 控制 方法 | ||
1.一種基于降維模型的轉(zhuǎn)向和制動一體化路徑跟蹤控制方法，其特征在于，包括：
構(gòu)建汽車動力學(xué)模型、車輪動力學(xué)模型以及UniTire輪胎模型；
對汽車動力學(xué)模型進(jìn)行降維，構(gòu)建汽車動力學(xué)降維模型；
根據(jù)構(gòu)建的汽車動力學(xué)降維模型、車輪動力學(xué)模型以及UniTire輪胎模型，構(gòu)建基于降維模型的一體化MPC路徑跟蹤控制器；其中，在一體化MPC路徑跟蹤控制器中加入了輪胎力優(yōu)化指標(biāo)；
根據(jù)構(gòu)建的一體化MPC路徑跟蹤控制器，對路徑跟蹤控制問題進(jìn)行求解，實(shí)現(xiàn)路徑跟蹤控制；
其中，所述對汽車動力學(xué)模型進(jìn)行降維，構(gòu)建汽車動力學(xué)降維模型包括：
計算剩余可用輪胎力：
其中，表示當(dāng)前時刻的剩余可用輪胎力，下標(biāo)ij＝fl、fr、rl、rr，fl、fr、rl和rr分別指左前、右前、左后和右后車輪；μFz,ij表示輪胎附著力，μ為μij的簡寫形式，μ表示路面摩擦系數(shù)，F(xiàn)z為Fz,ij的簡寫形式，F(xiàn)z表示輪胎載荷，和分別表示當(dāng)前時刻的橫向和縱向輪胎力；
根據(jù)得到的剩余可用輪胎力，計算剩余縱向可利用輪胎力：
其中，表示當(dāng)前時刻的剩余縱向可用輪胎力，為簡寫形式，
確定前、后輪胎的剩余可用縱向輪胎力之比：
其中，下標(biāo)fj＝fl、fr，下標(biāo)rj＝rl、rr，fl、fr、rl和rr分別指左前、右前、左后和右后車輪；
對式(19)進(jìn)行如下近似：
定義后輪胎的剩余可用縱向輪胎力表示為：
對Rj進(jìn)行修正：
其中，為修正后的Rj，的最大值為Fz,fj/Fz,fj，的最小值為Fz,fj/Fz,fj；
基于式(21)，得到在任意時刻，后輪胎的縱向輪胎力為：
將式(23)代入構(gòu)建的汽車動力學(xué)模型中，得到汽車動力學(xué)降維模型：
其中，Vx為縱向速度，Vy為側(cè)向速度，為側(cè)向加速度，γ表示為橫擺角速度，為橫擺角加速度，F(xiàn)x,ij和Fy,ij分別為縱向和側(cè)向輪胎力，下標(biāo)ij＝fl、fr、rl、rr，fl，fr，rl和rr分別指左前、右前、左后和右后車輪，δf為前輪轉(zhuǎn)角，m為汽車質(zhì)量，lf和lr分別是汽車質(zhì)心至前、后軸的距離，w為輪距，Iz為橫擺轉(zhuǎn)動慣量，和分別表示修正后的左側(cè)和右側(cè)車輪的前后縱向力之比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于降維模型的轉(zhuǎn)向和制動一體化路徑跟蹤控制方法，其特征在于，構(gòu)建的汽車動力學(xué)模型表示為：
其中，Vx為縱向速度，Vy為側(cè)向速度，為側(cè)向加速度，γ和都表示為橫擺角速度，為橫擺角加速度，F(xiàn)x,ij和Fy,ij分別為縱向和側(cè)向輪胎力，下標(biāo)ij＝fl、fr、rl、rr，fl，fr，rl和rr分別指左前、右前、左后和右后車輪，δf為前輪轉(zhuǎn)角，m為汽車質(zhì)量，lf和lr分別是汽車質(zhì)心至前、后軸的距離，w為輪距，Iz為橫擺轉(zhuǎn)動慣量，為橫擺角，為汽車在大地坐標(biāo)系中的側(cè)向速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于降維模型的轉(zhuǎn)向和制動一體化路徑跟蹤控制方法，其特征在于，構(gòu)建的車輪動力學(xué)模型表示為：
其中，Jz為車輪轉(zhuǎn)動慣量，表示車輪旋轉(zhuǎn)角加速度，Re,ij為有效滾動半徑，F(xiàn)x,ij為縱向輪胎力，Tb,ij為制動力矩，下標(biāo)ij＝fl、fr、rl、rr，fl、fr、rl和rr分別指左前、右前、左后和右后車輪。
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