[发明专利]一种考虑轮胎纵滑力学特性的汽车纵向速度跟踪控制系统的控制方法

权利要求书

1.一种考虑轮胎纵滑力学特性的汽车纵向速度跟踪控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，进行轮胎纵滑力学特性试验，准确获取反映轮胎非线性纵滑力学特性的试验数据，完成轮胎纵滑力学特性的分段仿射辨识；所述轮胎纵滑力学特性辨识模型的输入为轮胎纵向滑移率和轮胎垂向载荷，输出为轮胎纵向力；所述轮胎纵滑力学特性分段仿射辨识主要包括试验数据聚类、仿射子模型参数估计以及分界面系数矩阵求解三个环节；所述三个环节分别采用改进的模糊C均值算法、加权最小二乘算法以及支持向量机算法进行实现；完成所述辨识环节后，将轮胎纵滑特性分段仿射辨识模型的仿真输出数据与实际试验数据进行对比，确保轮胎纵滑力学特性辨识模型的精度满足系统控制设计要求；

步骤2，构建包括前述轮胎纵滑力学特性分段仿射辨识模型在内的汽车纵向动力学系统正向数学模型，包括发动机模型、液力变矩器模型、自动变速器换挡模型、制动系统模型、车轮动力学模型、滑移率计算模型以及车身纵向受力分析模型；

步骤3，设计汽车纵向速度分层式跟踪控制策略，包括上位控制器和下位控制器，上位控制器以实际车速与目标车速间的误差为输入，输出为汽车期望纵向加速度，下位控制器以前述汽车期望纵向加速度和实际纵向加速度间的误差为输入，输出为实际控制加速度，所述实际控制加速度进一步通过汽车逆纵向动力学模型得到实际控制的发动机节气门开度和制动系统制动压力；所述汽车逆纵向动力学模型主要包括驱动/制动力矩切换控制模型、期望纵向力计算模型、轮胎纵滑力学特性分段仿射辨识逆模型、期望轮速计算模型、期望驱动力矩/制动力矩计算模型、发动机逆模型以及制动系统逆模型等；所述轮胎纵滑力学特性分段仿射辨识逆模型的输入为轮胎纵向力和轮胎垂向载荷，输出为轮胎纵向滑移率；

步骤4，将设计好的系统控制律刷写至车载控制单元，所述车载控制单元接收来自车速传感器、胎压传感器、车辆加速度传感器以及轮速传感器传输的信号，根据这些信号计算出实际控制的发动机节气门开度和制动系统制动压力，而后将这些控制信号发送给发动机控制单元和制动系统控制单元；所述发动机控制单元根据节气门位置传感器传输的信号，对节气门开度进行反馈控制，所述制动系统控制单元根据制动压力传感器传输的信号，对制动系统制动压力进行反馈控制；

在所述步骤1中的轮胎纵滑力学特性试验过程中，轮胎垂向载荷的变化范围设置为[车辆空载载荷/4～车辆满载载荷/4]，然后每隔500N采集一次轮胎纵向力试验数据；轮胎纵向滑移率的变化范围为[-1～1]，然后每隔0.01采集一次轮胎纵向力试验数据。

2.根据权利要求1所述的一种考虑轮胎纵滑力学特性的汽车纵向速度跟踪控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤3中汽车纵向速度跟踪上位控制器和下位控制器均采用PID控制算法进行控制策略设计。

3.根据权利要求1所述的一种考虑轮胎纵滑力学特性的汽车纵向速度跟踪控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤3中轮胎纵滑力学特性分段仿射辨识逆模型的求取过程包括以下步骤：

步骤1，根据轮胎纵滑力学特性试验数据，获取以轮胎纵向力和轮胎垂向载荷为输入，轮胎纵向滑移率为输出的数据间非线性映射关系；

步骤2，针对该非线性映射关系进行分段仿射辨识，辨识环节也是由数据聚类、仿射子模型参数估计以及分界面系数矩阵求解三个环节所组成；所述三个环节也分别采用改进的模糊C均值算法、加权最小二乘算法以及支持向量机算法进行实现；

步骤3，完成所述辨识环节后，将轮胎纵滑力学特性分段仿射辨识逆模型的仿真输出数据与实际试验数据进行对比，确保轮胎纵滑力学特性分段仿射辨识逆模型的精度满足系统控制设计要求。