[发明专利]用于分布式驱动电动汽车的扭矩矢量多约束优化分配方法

说明书

本发明涉及一种用于分布式驱动电动汽车的扭矩矢量多约束优化分配方法，包括以下步骤：获取车辆实时运动状态，以预先建立的轮胎转动动力学模型作为优化分配问题的被控对象，构建以跟踪期望附加横摆力矩、期望轮胎滑移率和电机输出能量消耗最小的目标函数，并建立对应的系统约束，进行优化分配问题的求解，得到各个轮胎的最优扭矩矢量分配方案。与现有技术相比，本发明能够有效实现对期望控制目标的跟踪，同时能够有效对车辆的重要状态量和控制量进行约束，且能避免因优化问题的错解或无解现象发生。

技术领域

本发明涉及分布式驱动电动汽车控制技术领域，尤其是涉及用于分布式驱动电动汽车的扭矩矢量多约束优化分配方法。

背景技术

四轮分布式驱动电动汽车的四个轮毂电机能够单独输出驱动/制动力矩，具有极高的控制冗余度，能够实现灵活、快速和准确的扭矩响应，是提高车辆行驶安全性的重要方法。通过扭矩矢量分配，调节四个轮毂电机输出的驱动/制动力矩大小，使车辆获得一个附加横摆力矩，从而能够有效提高车辆操纵性和行驶稳定性，这对于危险情况下保障驾驶员生命安全具有重要意义。然而，现有四轮分布式驱动电动汽车扭矩矢量分配方法存在以下问题：

1、四轮分布式驱动汽车扭矩矢量分配通过对轮毂电机施加附加转矩来调节轮胎力以跟踪期望附加横摆力矩，进而调整车辆行驶姿态以维持车辆的操纵性和稳定性。由于车辆轮胎力的高动态和非线性特点，现有基于规则的扭矩分配方法往往无法得到最优控制效果。因此，应采用基于优化的分布式驱动电动汽车扭矩矢量分配方法。

2、在设计扭矩矢量控制分配方案时，应着重考虑对系统重要状态量进行约束，如滑移率限值，以避免控制过程中轮胎打滑带来的车辆失稳；此外还应考虑对控制量进行约束，如轮胎附加力矩限值，四轮附加转矩之和限值等，以避免附加转矩的施加对驾驶员行驶产生过大干扰。现有的基于轮胎附着利用率的优化分配方案难以直接显式处理上述各类约束。

3、在求解扭矩矢量多约束优化分配问题时，多种约束的施加能够将系统状态量和控制量维持在合理范围，但这也会缩小可行解的范围，严重时会导致错解或无解现象出现。此外，在一些极端情况下为保证车辆行驶安全，需要对状态量或控制量施加较为严格的约束，这也可能会导致优化问题的错解或无解现象发生。在针对扭矩矢量分配问题中优化问题的错解或无解问题会严重影响到车辆行驶安全，但现有的扭矩矢量优化分配方案均未考虑如何处理这种优化问题错解或无解现象。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于分布式驱动电动汽车的扭矩矢量多约束优化分配方法，实现对期望控制目标的准确跟踪。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于分布式驱动电动汽车的扭矩矢量多约束优化分配方法，包括以下步骤：

获取车辆实时运动状态，以预先建立的轮胎转动动力学模型作为优化分配问题的被控对象，构建以跟踪期望附加横摆力矩、期望轮胎滑移率和电机输出能量消耗最小的目标函数，并建立对应的系统约束，进行优化分配问题的求解，得到各个轮胎的最优扭矩矢量分配方案。

进一步地，所述目标函数的计算表达式为：

J＝J₁+J₂+J₃

ΔM_z＝Ω(ΔT₁,ΔT₂,ΔT₃,ΔT₄)

λ_i＝Λ(ω_i,V_xi,R_e)