[发明专利]一种电动汽车主动前轮转向的自适应控制方法

权利要求书

1.一种电动汽车主动前轮转向的自适应控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、建立二自由度车辆动力学模型，以其作为参考模型，求出理想的横摆角速度ω_rd；

步骤2、根据步骤1的车辆动力学模型构造相应的扩张状态观测器，同时观测出横摆角速度和质心侧偏角；

步骤3、对步骤2设计的扩张状态观测器进行改进，结合超螺旋算法，得到超螺旋扩张状态观测器；

步骤4、考虑步骤3中对横摆角速度和质心侧偏角的观测误差，在主动前轮转向控制器中，加入对误差的自适应估计。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车主动前轮转向的自适应控制方法，其特征在于，所述步骤1中，建立二自由度车辆动力学模型为：

其中，为纵向车速υ与侧向车速u的比值来表示质心侧偏角，ω_r表示横摆角速度，δ_f表示前轮转角，a、b为质心到前、后轴的距离，k₁、k₂为前、后轮的侧偏刚度，m为汽车质量，I_z为汽车转动惯量，为了方便表示，令系数

令x₁＝ω_r，u＝δ_f；

由此，写成状态方程如下：

其中，x₁、x₂、y为状态变量，f(x₁，x₂，t)为集总扰动。

3.根据权利要求2所述的一种电动汽车主动前轮转向的自适应控制方法，其特征在于，步骤2中，构造相应的扩张状态观测器如下：

其中，Z₁、Z₂分别为状态变量x₁、x₂的观测值，β₀₁、β₀₂为扩张状态观测器的参数，非线性函数e为Z₁和x₁的误差，α₁和h是正实数，符号函数

4.根据权利要求3所述的一种电动汽车主动前轮转向的自适应控制方法，其特征在于，扩张状态观测器同时观测到车辆的横摆角速度和质心侧偏角的具体过程为：

通过调整参数β₀₁、β₀₂，使得Z₁、Z₂分别追踪上状态变量x₁、x₂，故，可以得到质心侧偏角的观测值横摆角速度的观测值

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车主动前轮转向的自适应控制方法，其特征在于，所述步骤3中，使用滑模控制策略中的超螺旋算法对观测器进行改进；在超螺旋算法中，通常由两部分组成，一部分为滑模面函数，另一部分为不连续的时间导数，其具体表达形式如下：

其中，s为滑模变量，u₁为中间变量，K₁、K₂为待设计的滑模增益系数，f为有界的系统扰动导数；

将超螺旋算法与扩张状态观测器结合，得到如下形式的超螺旋扩张状态观测器(STESO)为：

6.根据权利要求5所述的一种电动汽车主动前轮转向的自适应控制方法，其特征在于，所述超螺旋扩张状态观测器，采用饱和函数替代符号函数；

采用饱和函数的超螺旋扩张状态观测器的形式如下：

其中，sat(x)为饱和函数，δ为较小的正常数，由于sat(x)和sign(x)的符号特性相同，同样满足稳定性与收敛性条件。