一种同时估计车辆质心侧偏角和扰动的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110341714A(43)申请公布日2019.10.18(21)申请号201910559269.6(22)申请日2019.06.26(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人梅珂琪马莉丁世宏刘陆(51)Int.Cl.B60W40/103(2012.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种同时估计车辆质心侧偏角和扰动的方法(57)摘要本发明公开了一种同时估计车辆质心侧偏角和扰动的方法，属于车辆控制领域。主要步骤为：1、利用方向盘转角传感器、横摆角速度传感器和速度传感器分别检测车辆运行过程中的前轮转角δ、横摆角速度ω和纵向轮速vx；2、设计能同时估计车辆质心侧偏角和扰动的观测器，包括：步骤2.1：建立包含扰动的二自由度车辆系统动力学模型；步骤2.2：利用车辆动力学模型设计观测器；3、将步骤1检测的车辆状态信息传递到步骤2设计的观测器，同时运算估计得出质心侧偏角和扰动。本发明的主要优点是设计的观测器能实现对车辆质心侧偏角和扰动的同时估计。CN110341714ACN110341714A权利要求书1/2页1.一种同时估计车辆质心侧偏角和扰动的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、利用方向盘转角传感器、横摆角速度传感器和速度传感器分别检测车辆运行过程中的前轮转角u、横摆角速度ω和纵向轮速vx；步骤2、设计能同时估计车辆质心侧偏角和扰动的观测器，包括：步骤2.1，建立包含不确定因素的二自由度车辆系统动力学模型；步骤2.2，利用车辆动力学模型设计观测器；步骤3、将步骤1检测的车辆状态信息传递到步骤2设计的观测器，同时运算估计得出质心侧偏角和扰动。2.根据权利要求1所述的一种同时估计车辆质心侧偏角和扰动的方法，其特征在于，步骤2.1中，包含不确定因素的二自由度车辆系统动力学模型为：其中，ΔA11、ΔA12、ΔB1、ΔA21、ΔA22、ΔB2分别为A11、A12、B1、A21、A22、B2的不确定因素，m为汽车质量，Kf为前轴侧偏刚度，Kr为后轴侧偏刚度，Iz为整车绕z轴的转动惯量，x表示纵向运动，y表示横向运动，a为车辆前轴到质心的距离，b为车辆后轴到质心的距离，vx为纵向速度，vy为横向速度，ω为车辆的横摆角速度，β为质心侧偏角，u为车辆的前轮转角。分离上述的车辆系统动力学模型的不确定项部分，得到式中，d1(t)＝ΔA11·ω+ΔA12·β+ΔB1·u，d2(t)＝ΔA21·ω+ΔA22·β+ΔB2·u。将d(t)＝d1(t)＝d2(t)作为扰动项，并结合车辆动力学模型有：3.根据权利要求1所述的一种同时估计车辆质心侧偏角和扰动的方法，其特征在于，步骤2.2中，利用车辆动力学模型设计观测器为：其中，和分别是β和d(t)的估计值，s＝ω，z1和z2满足如下关系：2CN110341714A权利要求书2/2页P1(s)和P2(s)是待设计的观测器动态参数。4.根据权利要求3所述的一种同时估计车辆质心侧偏角和扰动的方法，其特征在于，步骤2.2中，设计观测器动态参数的选取准则是：选择合适的动态参数P1(s)和P2(s)使得以下系统稳定：T其中，ε＝(ε1,ε2),5.根据权利要求3所述的一种同时估计车辆质心侧偏角和扰动的方法，其特征在于，动态参数P1(s)＝2s和P2(s)＝350s。6.根据权利要求5所述的一种同时估计车辆质心侧偏角和扰动的方法，其特征在于，选取的试验工况为纵向速度vx＝20m/s，扰动为：3CN110341714A说明书1/6页一种同时估计车辆质心侧偏角和扰动的方法技术领域[0001]本发明涉及车辆控制领域，具体地说是一种基于软件离线编程，构造观测器，实现对车辆控制系统中质心侧偏角和扰动的同时估计方法。背景技术[0002]近年来，随着社会和经济的增长，人们生活水平有了极大提高，全球汽车保有量也不断上升。作为现代社会的一种重要交通工具，汽车的普及给人们的工作和生活带来了极大方便，但同时也引发了一些严重的社会问题，其中车辆的行驶安全问题已成为全球性的社会问题。[0003]由于汽车行驶工况的复杂性，为提高车辆行驶时的主动安全性能，一系列车辆主动安全控制系统，如防抱死制动系统、牵引力控制系统、车身电子稳定系统等应运而生。这些主动安全控制系统能有效提高车辆的操纵稳定性，避免交通事故的发生。然而，这些系统的实现均依赖于对车辆质心侧偏角的准确估计。另一方面，外部扰动也往往会影响车辆系统的稳定性。[0004]然而，由于测量车辆质心侧偏角和外部扰动的传感器价格十分昂贵，且信号的可靠性问题也尚未完全解决，使得这些信息目前在实际车辆系统中很难直接通过传感器测量获得。因此，如何利用车辆现有的各种传感器所测量得到的信