[发明专利]基于分段仿射辨识轮胎滑模控制的车辆稳定性控制方法

说明书

本发明公开了一种基于分段仿射辨识轮胎滑模控制的车辆稳定性控制方法，包括轮胎纵滑侧偏特性实验，获得轮胎纵向力和侧向力与轮胎运行参数之间非线性关系的实验数据、构建轮胎的纵滑侧偏分段仿射辨识模型、构建车辆横向动力学系统分段仿射数学模型、获取最终附加横摆力矩、设计最优四轮转矩分配算法，得到四个车轮实时最优转矩、装车应用等步骤。有益效果：本发明采用分段仿射辨识方法对轮胎纵滑侧偏力学特性进行建模，并采用全局快速终端滑模控制策略综合考虑各个失稳因素计算出当前车辆所需最优附加横摆力矩，利用等式约束带入目标函数的仿射得到四个车轮实时所需最优转矩，特殊行驶工况下提高电动汽车在特殊行驶工况下的横向稳定性和安全性。

技术领域

本发明涉及一种汽车横向稳定性的控制方法，特别涉及一种基于分段仿射辨识轮胎滑模控制的车辆稳定性控制方法，属于车辆控制技术领域。

背景技术

随着社会的飞速发展，电动汽车在汽车和交通运输行业中占据越来越重要的作用。其中横向稳定性控制是分布式驱动电动汽车安全行驶的关键技术之一。通常横向稳定性控制是指汽车在特殊行驶工况下，例如在冰雪路面行驶面对突发情况急转弯时可能会出现的失稳情况加以回稳。

目前，用户对车辆行驶稳定性和安全性能的要求不断提高，要求车辆在较为恶劣的行驶工况下依然保持良好的稳定性和可靠性。然而，由于车辆的失稳现象与多个参数相关并且在湿滑路面上高速行驶轮胎的纵向力和横向力存在复杂的耦合关系，在以往的研究中通常考虑的因素不全面，因此车辆在很多特殊行驶工况下容易出现失稳的危险，车辆的横向稳定性有待进一步提升。

随着汽车运动控制系统的不断发展，尤其是电动汽车对于运动控制性能在全工况道路行驶条件下提出的更高要求，目前的建模方法精度不高导致系统控制性能提升受限已成为不可回避的问题。与此同时，从车辆动力学控制综合的角度出发，模型既要准确描述客观系统的物理本质，又要适合动力学控制理论的应用，即使复杂的机理模型能够有效反映被控过程中各变量之间的非线性关系，但对于控制系统的设计可能会造成不便。因此，尽管轮胎纵滑侧偏力学特性的复杂机理模型已有研究涉及，但大多形式复杂、参数拟合困难，单纯针对轮胎力学特性进行研究，并未考虑后续在此基础上进行运动控制系统综合导致设计的控制器无法发挥其性能。

发明内容

发明目的：针对现有技术中目前的建模方法精度不高导致系统控制性能提升受限，以及轮胎纵滑侧偏力学特性模型复杂导致设计的控制器无法发挥其性能的问题，本发明提供一种基于分段仿射辨识轮胎滑模控制的车辆稳定性控制方法。本发明采用分段仿射辨识方法对轮胎纵滑侧偏力学特性进行建模，并采用全局快速终端滑模控制策略综合考虑各个失稳因素计算出当前车辆所需最优附加横摆力矩，利用等式约束带入目标函数的仿射得到四个车轮实时所需最优转矩，针对特殊行驶工况下提高电动汽车在特殊行驶工况下的横向稳定性和安全性。

技术方案：一种基于分段仿射辨识轮胎滑模控制的车辆稳定性控制方法，包括以下步骤：

步骤1、轮胎纵滑侧偏特性实验，进行轮胎纵滑侧偏特性实验，获得轮胎纵向力和侧向力与轮胎运行参数之间非线性关系的实验数据；

步骤2、构建轮胎的纵滑侧偏分段仿射辨识模型，根据轮胎纵向力和侧向力与轮胎运行参数之间非线性关系通过分段仿射辨识建立的轮胎纵滑侧偏特性模型；

步骤3、构建车辆横向动力学系统分段仿射数学模型，基于轮胎的纵滑侧偏分段仿射辨识模型结合车身横摆角速度和质心侧偏角构建车辆横向动力学系统分段仿射数学模型；

步骤4、获取最终附加横摆力矩，根据横摆角速度和质心侧偏角实际值和参考值的误差利用全局快速终端滑模控制律求解出两个最优附加横摆力矩，基于质心侧偏角与质心侧偏角速度相图失稳判定结果给两者赋予不同权重得到最终附加横摆力矩；

步骤5、设计最优四轮转矩分配算法，以四个车轮的负荷率之和最低为目标函数，结合前后车轮分配权重系数，得到四个车轮实时最优转矩；