[发明专利]一种装备非充气弹性车轮的分布式电动汽车稳定性控制系统及方法

权利要求书

1.一种装备非充气弹性车轮的分布式电动汽车稳定性控制系统，其特征在于：所述分布式电动汽车装备有含有轮毂电机驱动的非充气弹性车轮，所述稳定性控制系统包括上层控制器和下层控制器；其中：

所述上层控制器包括滑模控制器和PID速度跟踪控制器，滑模控制器用于获得期望的横摆力矩，PID速度跟踪控制器用于跟踪汽车的车速，并且估计出期望的纵向力；

所述下层控制器为HCC底盘控制器，结合滑移能量计算公式，通过上层控制器获得的纵向力和横摆力矩，进行力矩分配；

所述滑模控制器采用积分项联合终端项的滑模面设计方法获得期望的横摆力矩；滑模趋近律采用指数趋近律，采用边界层发削弱抖振影响，在零值附近设置一个边界层，在边界层内以连续的饱和函数sat(s)来替代符号函数sgn(s)；所述滑模控制器通过以下步骤得到横摆力矩：

(1)首先通过二自由度车辆模型，根据方向盘转角传感器检测出转角信号δ_f，车速传感器检测出车速u，使用下式计算出期望的横摆角速度ω_rd1，

式中，l为车辆的轴距即a+b，a和b分别代表车辆质心到车辆前轴和后轴的距离，K为稳定性系数；

由于车辆在行驶时受到路面附着条件的限制，其侧向加速度a_y应受到如下约束：

|a_y|≤μg

式中，μ为附着系数，g为重力加速度；

当车辆的质心侧偏角约等于0时，有：

a_y≈uω_r

式中，ω_r为横摆角速度；

结合上面两式，得到期望的横摆角速度的另一表达式：

最终，期望的横摆角速度为：

式中，sgn()表示符号函数，δ_f为前轮转角

期望的质心侧偏角设置为0；

(2)惯性测量单元检测到质心侧偏角β和横摆角速度ω_r得到它们的误差值：

e(β)＝β-β_d，e(ω)＝ω_r-ω_rd来获得横摆力矩M_z：

式中，β_d表示期望的质心侧偏角，C₁和C₂分别表示前后轮的侧偏刚度，I_z表示转动惯量；m表示汽车的质量；u_d为期望的车速；表示期望质心侧偏角的微分；表示期望的横摆角速度的微分；k₁至k₆为控制参数；sat(s)为饱和函数；e＝ω_r-ω_rd+k₄(β-β_d)。

2.根据权利要求1所述的装备非充气弹性车轮的分布式电动汽车稳定性控制系统，其特征在于：所述PID速度跟踪控制器估计出期望的纵向力的计算式为：

式中，k_p是比例系数，k_i＝k_p/T_in是积分系数；k_d＝k_pT_d是微分系数；T_in和T_d是积分时间和微分时间；∑F(t)为期望的纵向力。

3.根据权利要求1所述的装备非充气弹性车轮的分布式电动汽车稳定性控制系统，其特征在于：所述HCC底盘控制器通过最小化实际和目标重心力和力矩之间的误差，使车辆保持在目标路径上。