[发明专利]一种紧急制动工况下滑移率跟踪控制方法

说明书

一种紧急制动工况下滑移率跟踪控制方法，其特征在于，该方法包括期望滑移率模块、轮胎数据处理器、MPC控制器、Carsim汽车模型、滑移率计算模块。期望滑移率模块用于确定期望的滑移率；轮胎数据处理器用于确定轮胎纵向力与轮胎纵向刚度；MPC控制器根据当前时刻汽车纵向速度、滑移率，并结合期望的滑移率，优化求解出汽车轮胎的制动力矩，输出给CarSim汽车模型；CarSim汽车模型用于输出汽车的实际运动状态信息，包括汽车纵向速度、车轮转速；滑移率计算模块根据CarSim汽车模型输出的汽车纵向速度、车轮转速计算得到滑移率，缩短汽车在紧急制动工况下的制动距离。

技术领域

本发明涉及汽车制动安全控制领域，特别是关于一种紧急制动工况下滑移率跟踪控制方法。

背景技术

随着人们对行车制动安全性重视度的提高，汽车防抱死制动系统(AntilockBrake System,ABS)在制动安全领域得到了快速发展。当汽车制动时，ABS通过控制制动器制动力的大小，防止车轮抱死，避免前轮或后轮侧滑，保持制动时的方向稳定性。特别是当汽车紧急制动时，ABS通过控制滑移率，使其保持在最佳滑移率值，能够显著缩短汽车在紧急制动工况下的制动距离。

滑移率跟踪控制所采用的方法主要有逻辑门限控制、PID控制、模糊控制、滑模变结构控制和模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)等方法。其中模型预测控制能较好地处理多目标任务以及系统约束，在汽车制动安全控制领域得到了广泛的应用。根据采用的预测模型以及优化方法的不同，MPC可分为线性MPC和非线性MPC。论文[Cochior C,Keyse r R D,Lazar C.An anti-slip predictive controller for a V-PRA vehicle[J].IFAC Proceeding s Volumes,2011,44(1):8415-8420.]采用线性MPC方法对滑移率跟踪控制，但是该方法不能表征滑移率与纵向力的非线性关系。论文[Yuan L,Zhao H,ChenH,et al.Nonlinear MPC-based slip control for electric vehicles with vehiclesafety constraints[J].Mechatronics,2016,38:1-15.]采用非线性MPC方法进行滑移率跟踪控制，缩短了汽车在紧急制动工况下的制动距离，但非线性的MPC计算负担太重，实时跟踪性较差，很难应用到实际。

发明内容

为了解决现有的线性MPC方法不能全面表征轮胎的非线性特性进而导致的滑移率跟踪控制精度低以及控制器稳定域窄的问题。本发明提供一种紧急制动工况下滑移率跟踪控制方法，能够在紧急制动工况下使滑移率保持在最佳值，并采用线性时变的方法将非线性预测控制问题转换成线性预测控制问题，在表征轮胎非线性特性的同时减小系统的计算负担，缩短汽车在紧急制动工况下的制动距离。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

一种紧急制动工况下滑移率跟踪控制方法，其特征在于，该方法包括期望滑移率模块、轮胎数据处理器、MPC控制器、Carsim汽车模型、滑移率计算模块。期望滑移率模块用于确定期望的滑移率；轮胎数据处理器用于确定轮胎纵向力与轮胎纵向刚度；MPC控制器根据当前时刻汽车纵向速度、滑移率，并结合期望的滑移率，优化求解出汽车轮胎的制动力矩，输出给CarSim汽车模型；CarSim汽车模型用于输出汽车的实际运动状态信息，包括汽车纵向速度、车轮转速；滑移率计算模块根据CarSim汽车模型输出的汽车纵向速度、车轮转速，计算得到滑移率，缩短汽车在紧急制动工况下的制动距离。

该方法包括以下步骤：

步骤1、根据轮胎纵向力与滑移率的关系曲线，确定期望的滑移率：

λ_ref＝λ_p (1)

其中：λ_p为轮胎纵向力最大值所对应的滑移率；