[发明专利]基于状态观测器的四驱电动汽车速度与道路坡度估计方法

权利要求书

1.一种基于状态观测器的四驱电动汽车纵向速度与道路坡度估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、建立三自由度车辆模型；

步骤二、车辆状态观测器设计：以车辆传感器测量的车轮转动角速度与纵向加速度作为输入，采用全维状态观测器理论，选取纵向加速度的测量值a_x与纵向加速度的估计值的差值作为校正项，对车辆纵向速度设计纵向速度观测器；再以纵向速度估计值与纵向加速度作为输入，设计道路坡度估计观测器；最后将道路坡度的估计值反馈回纵向车速观测器中，完成基于状态观测器的四驱电动汽车速度与道路坡度估计。

2.如权利要求1所述的一种基于状态观测器的四驱电动汽车纵向速度与道路坡度估计方法，其特征在于，所述步骤一建立的三自由度车辆模型为：

其中，m是汽车总质量，单位kg；r为汽车的横摆角速度，单位rad/s；v_x是车辆在车体坐标系下的纵向速度，单位m/s；v_y是车辆在车体坐标系下的侧向速度，单位m/s；F_xi，i＝1,...,4，分别表示车辆的左前纵向轮胎力、右前纵向轮胎力、左后纵向轮胎力、右后纵向轮胎力,单位N；F_yi，i＝1,...,4，分别表示车辆的左前侧向轮胎力、右前侧向轮胎力、左后侧向轮胎力、右后侧向轮胎力,单位N；θ为道路坡度，单位deg；C_x为纵向空气阻力系数；g为重力加速度，单位N/kg。

3.如权利要求1所述的一种基于状态观测器的四驱电动汽车纵向速度与道路坡度估计方法，其特征在于，所述步骤二设计的车辆纵向速度观测器及道路坡度估计观测器为：

其中，L代表观测器增益；a_x为车辆的纵向加速度，单位m/s²；m是汽车总质量，单位kg；v_x是车辆在车体坐标系下的纵向速度，单位m/s；θ为道路坡度，单位deg；C_x为纵向空气阻力系数；g为重力加速度，单位N/kg；

轮胎i的纵向轮胎力F_xi(i＝1,...,4)可以表示为:

F_xi＝k_xS_xi

其中，k_x为轮胎的侧偏刚度，单位N/rad；S_xi(i＝1,...,4)为各个轮胎的纵向滑移率：

其中，R_ei为轮胎i的有效半径，单位m；v_xi为轮胎i轮心在轮胎坐标系下的纵向运动速度，单位m/s。