[发明专利]一种线控四轮转向汽车抗侧向干扰的改进型滑模控制方法

说明书

一种线控四轮转向汽车抗侧向干扰的改进型滑模控制方法，汽车线控四轮转向系统由方向盘模块、前后轮转向执行模块、主控制单元(ECU)等组成。根据汽车线控四轮转向原理和理想横摆角速度条件，建立整车动力学传递函数，结合改进型滑模控制趋近律，得到汽车线控四轮转向改进型滑模控制律；利用Lyapunov算法计算出改进型滑模控制律的控制参数K1，K2，ξ和，得到目标前后轮转角；结合电机电气方程，求出目标电压利用PID算法控制跟随目标前后轮转角。本发明所述控制方法能实现根据车速、方向盘转角和汽车参数的大小，设计出理想前后轮转角，使之能够主动抵抗外界侧向干扰，提高系统的鲁棒性和稳定性。本发明采用飞思卡尔MC9S12XF512MLM作为处理器核心。

技术领域

本发明属于汽车领域，涉及一种汽车线控四轮转向系统中的控制方法。

背景技术

汽车操纵稳定性一直以来都是评价汽车优劣的一个重要指标，而汽车转向是操纵稳定性非常重要的一个篇章。近年来，随着电子科技的不断发展，四轮转向(4WS)和线控转向(SBW)技术已经成为汽车转向系统的研究热点。四轮转向由于其前后轮都能主动转向，可以有效地提高转向操纵机动性和行驶稳定性，而线控转向则是四轮主动转向的发展趋势，它去除了转向盘与转向轮之间的机械连接部分，完全由信号线和控制器代替，通过合理的控制方法来分配前、后轮转角，从而实现智能控制。由于转向盘与转向轮之间的机械连接部分去除了，驾驶员给汽车的信号以及汽车反馈回来的信号都得通过控制器控制得到，所以采用良好的控制方法尤为重要。

汽车行驶时可能会受到各个方向的一些干扰力，我们可以把这些力都分解为纵向力、侧向力和垂向力，由此可见侧向力干扰一直都是存在的。为了把侧向力干扰对汽车行驶稳定性的影响降低到最小，必须对其采取一定的有效措施。而滑模控制方法对侧向干扰具有很强的鲁棒性，但是采用经典的滑模控制理论对抵抗侧向干扰存在一定的不足，要么不能实现光滑过渡，要么收敛速度过慢，所以采用更优的控制方法是非常重要的。

发明内容

本发明目的是结合四轮转向和线控转向各自的优点，提供一种线控四轮转向汽车抗侧向干扰的改进型滑模控制方法，设计出汽车线控四轮转向系统，从而可以通过合理的控制方法来分配前后轮转角，有效地提高转向操纵机动性和行驶稳定性。而由于汽车行驶时不可避免地存在侧向干扰力，为了降低汽车受侧向干扰力对行驶稳定性的影响，设计出改进型滑模控制方法，可以计算出理想的前、后轮转角，使之能够主动抵抗外界侧向干扰，提高系统的鲁棒性和稳定可靠性。

本发明所述线控四轮转向汽车抗侧向干扰的改进型滑模控制方法中的汽车线控四轮转向系统包括方向盘模块、前后轮转向执行模块、主控制单元即ECU；方向盘模块包括方向盘、转角传感器、扭矩传感器以及路感电机；前后轮转向执行模块包括转向执行电机一和转向执行电机二、转向器一和转向器二、拉压力传感器一和拉压力传感器二、线位移传感器一和线位移传感器二；车体状态传感器包括车速传感器、横摆角速度传感器等；

本发明所述的汽车线控四轮转向抗侧向干扰的改进型滑模控制方法步骤如下：

步骤1：简化汽车为一个三自由度系统，根据汽车线控四轮转向原理以及理想横摆角速度条件，建立整车动力学传递函数：

在步骤1中，简化的汽车三自由度整车模型为：