一种分布式驱动电动汽车转向稳定性控制方法.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CN107415939A(43)申请公布日2017.12.01(21)申请号201710160258.1(22)申请日2017.03.17(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)发明人耿国庆吴镇华一丁韦斌源江浩斌唐斌(51)Int.Cl.B60W30/045(2012.01)B60W40/114(2012.01)B60L15/20(2006.01)B60L15/32(2006.01)权利要求书3页说明书5页附图3页(54)发明名称一种分布式驱动电动汽车转向稳定性控制方法(57)摘要本发明公开了一种分布式驱动电动汽车转向稳定性控制方法，包括：步骤1：根据车速传感器和方向盘转角传感器检测的信号，状态观测模块通过计算，得到车辆行驶的纵向车速u和前轮转角δ；步骤2：根据步骤1得到纵向车速u和前轮转角δ，利用线性二自由度车辆动力学模型，得到车辆行驶时的参考横摆角速度ωrd；步骤3：利用陀螺仪检测到车辆的实际横摆角速度ωr；步骤4：根据参考横摆角速度ωrd和实际横摆角速度ωr设计转向稳定性控制器，得到车辆转向稳定控制所需的横摆力矩；步骤5：以最小轮胎利用率为优化目标，设计分配函数，得到四个轮毂电机的驱动力矩Ti。有效抑制系统“抖振”现象，增加鲁棒性，使分布式驱动电动汽车转向稳定性得到很好控制。CN107415939ACN107415939A权利要求书1/3页1.一种分布式驱动电动汽车转向稳定性控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据车速传感器和方向盘转角传感器检测的信号，状态观测模块通过计算，得到车辆行驶的纵向车速u和前轮转角δ；步骤2：根据步骤1得到的纵向车速u和前轮转角δ，利用线性二自由度车辆动力学模型，得到车辆行驶时的参考横摆角速度ωrd；步骤3：利用陀螺仪检测到车辆的实际横摆角速度ωr；步骤4：根据参考横摆角速度ωrd和实际横摆角速度ωr设计转向稳定性控制器，得到车辆转向稳定控制所需的横摆力矩；步骤5：以最小轮胎利用率为优化目标，设计分配函数，得到四个轮毂电机的驱动力矩Ti。2.根据权利要求1所述的一种分布式驱动电动汽车转向稳定性控制方法，其特征在于，所述步骤2所述的线性二自由度车辆动力学模型微分方程为：写成状态方程其中，其中β为车辆质心侧偏角，ωr为车辆横摆角速度，k1为前轴侧偏刚度，k2为后轴侧偏刚度，a为前轴到车辆质心距离，b为后轴到车辆质心距离，m为整车质量，u为车辆纵向车速，Iz为横摆惯量，δ为车辆前轮转角，Mz为维持车辆转向稳定控制所需横摆力矩。3.根据权利要求1所述的一种分布式驱动电动汽车转向稳定性控制方法，其特征在于，步骤4所述的转向稳定性控制器的设计过程：步骤4.1：建立车辆转向横摆角速度数学方程：其中，Δ为外部干扰；步骤4.2：考虑到系统的不确定性和外部干扰，将车辆转向时横摆角速度表示为：其中，d(t)表示外加干扰。步骤4.3：将步骤4.2的式子改写为：其中，F为总的不确定性，其表达式为：F＝ΔAωr+ΔBu+d(t)其中，ΔA和ΔB为系统参数不确定部分，假设参数不确定部分及外加干扰项变化缓慢，即2CN107415939A权利要求书2/3页步骤4.4：设计自适应反演滑模控制器。4.根据权利要求3所述的一种分布式驱动电动汽车转向稳定性控制方法，其特征在于，步骤4.4设计自适应反演滑模控制器的设计：假设位置指令为ωrd，所述自适应反演滑模控制器的设计步骤包括以下三步：步骤4.4.1：定义横摆角速度跟踪误差为z1＝ωr-ωrd，则定义Lyapunov函数定义其中c1为正的常数，z2为虚拟控制项，则且定义滑模面为σ＝k1z1+z2其中，k1>0；由得出由k1+c1>0，得出：如果σ＝0，则z1＝0，z2＝0且则进行下一步设计；步骤4.4.2：定义Lyapunov函数得到表达式3：设计控制律为表达式4：其中，h和γ为正的常数；将表达式4代入表达式3得：步骤4.4.3：考虑到系统参数不确定的未知性，根据自适应控制理论，定义Lyapunov函数其中，为F的估计值，F的估计误差为μ为一个正的常数；则得到表达式5：3CN107415939A权利要求书3/3页设计自适应控制律为表达式6：设计自适应律为表达式7：将表达式6和表达式7带入表达式5得到：取由于T其中z＝[z1z2]；如果保证Q为正定矩阵，有由于通过取h、c1和k的值，可使|Q|>0，从而保证Q为正定矩阵，从而保证因此，σ可以从任意初始状态收敛至零，实现了系统的全局稳定性，能够使系统输出的横摆角速度跟踪误差在有限时间内收敛至零。4CN107415939A说明书1/5页一种分布式驱动电动汽车转向稳定性控制方法技术领域[0001]本发明涉及分布式驱动电动汽车