基于二阶滑移率模型的车辆防抱死制动系统滑移率约束控制算法.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CN110254407A(43)申请公布日2019.09.20(21)申请号201910421993.2(22)申请日2019.05.21(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)发明人何友国陆传道蔡英凤袁朝春(51)Int.Cl.B60T8/1761(2006.01)G06F17/11(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图1页(54)发明名称基于二阶滑移率模型的车辆防抱死制动系统滑移率约束控制算法(57)摘要本发明公开了基于二阶滑移率模型的车辆防抱死制动系统滑移率约束控制算法，由防抱死制动系统建模和滑移率约束控制算法组成。其中，防抱死制动系统建模是根据四分之一车辆模型和Burckhardt轮胎模型建立二阶滑移率模型，反映滑移率导数变化的情况。滑移率约束控制算法负责设计障碍李雅普诺夫函数和约束控制器，保证滑移率不违反约束界限，从根本上避免滑移率工作在不稳定区域。同时，本发明采用非对称障碍李雅普诺夫函数解决不平路面非对称滑移率约束问题。所提出的算法能够保证滑移率始终工作在稳定区域，在不违反约束条件下，具有更快的制动时间和更短的制动距离。在制动过程中，轮速和制动力矩未发生抖动，提高了车辆的舒适性。CN110254407ACN110254407A权利要求书1/3页1.基于二阶滑移率模型的车辆防抱死制动系统滑移率约束控制算法，其特征在于，包括防抱死制动系统建模和滑移率约束控制算法设计；所述防抱死制动系统建模负责建立二阶滑移率模型，以反映滑移率导数变化的情况；所示滑移率约束控制算法负责设计障碍李雅普诺夫函数和约束控制器，以保证滑移率不违反约束界限，从根本上避免滑移率工作在不稳定区域。2.根据权利要求1所述的基于二阶滑移率模型的车辆防抱死制动系统滑移率约束控制算法，其特征在于，所述防抱死制动系统建模是根据四分之一车辆模型建立二阶滑移率模型。3.根据权利要求2所述的基于二阶滑移率模型的车辆防抱死制动系统滑移率约束控制算法，其特征在于，所述防抱死制动系统建模方法包括：根据四分之一车辆模型得到车轮制动时的动力学方程其中：m为1/4车体重量，v为车辆行进速度，μ(λ)为附着系数，g为重力加速度，J为车轮相对于转轴的转动惯量，ω为轮速，r为轮胎半径，Tb为制动力矩。4.根据权利要求3所述的基于二阶滑移率模型的车辆防抱死制动系统滑移率约束控制算法，其特征在于，所述建模方法还包括：采用Burckhardt轮胎模型建立路面附着系数μ(λ)和滑移率λ之间的关系，所述Burckhardt轮胎模型如下式所示：其中，c1,c2,c3均为只与路面附着条件有关的模型常数，μ(λk)是最大附着系数。5.根据权利要求4所述的基于二阶滑移率模型的车辆防抱死制动系统滑移率约束控制算法，其特征在于，还包括定义滑移率：并对公式(5)求导可得将公式(1)、(2)带入到公式(6)得到一阶滑移率模型：对公式(7)求导得到2CN110254407A权利要求书2/3页再对公式(3)求导得到将公式(3)、(9)带入到公式(8)得到滑移率二阶导数：设则公式(10)可为：**设期望滑移率为λ，当期望滑移率非时变时，定义状态变量x1＝λ-λ,控制器输入则二阶滑移率模型为：其中，6.根据权利要求1所述的基于二阶滑移率模型的车辆防抱死制动系统滑移率约束控制算法，其特征在于，所述滑移率约束控制算法包括设计滑移率跟踪误差约束界限和滑移率约束控制器。7.根据权利要求6所述的基于二阶滑移率模型的车辆防抱死制动系统滑移率约束控制算法，其特征在于，所述滑移率跟踪误差约束界限设计为：其中，Yl为期望滑移率的最小值，Yh为期望滑移率的最大值，kc为滑移率约束下限，为滑移率约束上限。8.根据权利要求7所述的基于二阶滑移率模型的车辆防抱死制动系统滑移率约束控制算法，其特征在于，所述滑移率约束控制器设计方法为：3CN110254407A权利要求书3/3页第一步：设计障碍李雅普诺夫函数，确保状态变量x1在不违反约束的情况下闭环稳定：*定义滑移率跟踪误差为z1＝x1＝λ-λ，虚拟误差z2＝x2-α1，α1为虚拟控制函数，选取非对称障碍李雅普诺夫函数为其中，采用q表示q(z1)；对V1(z1)求导有：设计虚拟控制器为其中，k1为控制增益，正常数；将公式(16)带入到公式(15)可得：由公式(17)可知，当z2→0时，有即根据Lyapunov稳定定理，闭环系统渐进稳定，基于Barbalat引理，滑移率跟踪误差z1在有限时间内渐进趋于零，满足收敛性要求；第二步：设计李雅普诺夫函数，使得变量x2闭环渐近稳定，既保证当t→∞时，z2→0，又保证状态变量x1在不违反约束的情况下闭环稳定：选取李雅普诺夫函数为对V求导有：根