[发明专利]一种基于二阶滑模观测器的车辆质心侧偏角的估计方法

权利要求书

1.一种基于二阶滑模观测器的车辆质心侧偏角的估计方法，其特征在于，包括：

步骤1，利用传感器检测车辆状态，具体为：利用速度传感器(1)检测车辆运行的纵向轮速v_x；利用横摆角速度传感器(2)检测车辆运行过程中的横摆角速度ω；利用方向盘转角传感器(3)检测车辆运行过程中的前轮转角δ；

步骤2，设计二阶滑模观测器，包括：

步骤2.1，首先建立车辆系统的动力学模型；

车辆系统的动力学模型采用线性二自由度车辆动力学模型，其建立过程包括：

步骤2.1.1，建立车辆二自由度动力学模型的表达式

Iz·ω·=2a·Kf·δ-2vx(a2Kf+b2Kr)ω-2(a·Kf-b·Kr)β]]>

m(v·y+ω·vx)=-2vx(a·Kf-b·Kr)ω+2Kf·δ-2(Kf+Kr)β]]>

其中，m为汽车质量，K_f为前轴侧偏刚度，K_r为后轴侧偏刚度，I_z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，v_x为纵向速度，v_y为侧向速度，ω为车辆的横摆角速度，β为质心侧偏角，δ为车辆的前轮转角，F_xf、F_yf、F_xr、F_yr分别表示前轮纵向力、前轮横向力、后轮纵向力、后轮横向力；

步骤2.1.2，建立质心侧偏角的表达式：并求导得到

步骤2.1.3，将项作为小幅度扰动d(t)，并利用状态空间的形式对步骤2.1.1的车辆二自由度动力学模型进行表达，得到状态空间形式的线性二自由度车辆动力学模型：

X·=AX+Buu+BddY=CX]]>

其中x₁＝ω，x₂＝β，X＝(ω,β)^T，Y＝ω，u＝δ，d＝d(t)，

B_d＝[0 1]，C＝[1 0]；

步骤2.2，利用车辆动力学模型设计二阶滑模观测器；设计二阶滑模观测器的方法包括：将二自由度车辆动力学模型的输出Y＝ω作为反馈量设计二阶滑模观测器，建立二阶滑模观测器的表达式：

x^·1=(A11x1+A12x^2+Bu1u)+c1|x1-x^1|1/2sign(x1-x^1)x^·2=(A21x1+A22x^2+Bu2u)+c2sign(x1-x^1)]]>

其中，分别表示对x₁＝ω、x₂＝β的观测值，sign(t)表示符号函数，具体为c₁、c₂为二阶滑模观测器的参数，通过调节c₁、c₂的值可以改变二阶滑模观测器的观测性能；

步骤3，将步骤1检测的车辆状态信息传递到步骤2设计的二阶滑模观测器，运算估计得出质心侧偏角。

2.根据权利要求1所述的一种基于二阶滑模观测器的车辆质心侧偏角的估计方法，其特征在于，所述m＝1464kg，a＝1.256m，b＝1.368m，K_f＝20600，K_r＝45600,I_z＝1523kg.m²，v_x＝20m/s。