[发明专利]四轮独立驱动电动汽车的航向跟踪控制方法

摘要

本发明公开了一种四轮独立驱动电动汽车的航向跟踪控制方法，包括以下步骤：a、将需要跟踪的汽车航向角设定值ψ_ref和汽车航向角实时值ψ作为横摆角速度中间值自抗扰控制器ADRC1的输入，计算出横摆角速度中间值ω_rd；b、然后将步骤a所得横摆角速度中间值ω_rd作为横摆角速度期望值和汽车横摆角速度实时值ω_r作为附加横摆力矩自抗扰控制器ADRC2的输入，计算出附加横摆力矩ΔM；c、根据步骤b中附加横摆力矩值ΔM对各个车轮转矩进行分配，再将分配的各个车轮的指令转矩输入给对应车轮的四个电机，从而控制电动汽车的横摆侧向运动，使汽车航向角跟踪设定值。本发明能够很好地抑制各种扰动的影响，使汽车航向角快速、准确地跟踪设定值，提高电动汽车航向的监控性。

主权项

1.一种四轮独立驱动电动汽车的航向跟踪控制方法，包括以下步骤：/na、首先设计横摆角速度中间值自抗扰控制器ADRC1，再将需要跟踪的汽车航向角设定值ψ_ref和汽车航向角实时值ψ作为该横摆角速度中间值自抗扰控制器ADRC1的输入，计算出横摆角速度中间值ω_rd；/n其中，横摆角速度中间值自抗扰控制器的数学模型如下：/n /n在数学模型中：/na)利用跟踪微分器得到设定航向角的跟踪信号ψ_ref，其中，x₁是设定航向角ψ_ref的跟踪值；ε₀是跟踪误差，R₁为跟踪速度因子；h₀为滤波因子；/nb)利用扩张状态观测器得到汽车航向角实时值ψ的估计值Z₁和电动汽车受到的不确定扰动f估计值Z₂；/n在扩张状态观测器的模型中，b₀是补偿因子；h₁为滤波因子，当h₁给定时，扩张状态观测器的参数β₀₁β₀₂β₀₃按下列公式确定：/n /n /n /nc)在误差非线性组合中，利用误差信号非线性组合，得到误差反馈控制量；/n其中，e₁为误差信号，u₀为误差反馈控制量，h₂为滤波因子，决定跟踪横摆角速度偏差期望值的跟踪精度；/nd)利用估计值Z₂对误差反馈控制量u₀进行补偿，得到横摆角速度中间值ω_rd；/nb、然后设计附加横摆力矩自抗扰控制器ADRC2，将步骤a所得横摆角速度中间值ω_rd作为横摆角速度期望值和汽车横摆角速度实时值ω_r作为该附加横摆力矩自抗扰控制器ADRC2的输入，计算出附加横摆力矩ΔM；/n其中，附加横摆力矩自抗扰控制器ADRC2的数学模型如下：/n /n在数学模型中：/na)利用跟踪微分器得到期望横摆角速度ω_rd的跟踪信号和此跟踪信号的微分，其中，x'₁是对期望横摆角速度ω_rd的跟踪,x₂为x'₁的微分，h₁为积分步长，r₀为决定跟踪速度的速度因子，fhan(x'₁-ω_rd,x₂,r₀,h₁)是最速控制综合函数,该函数主要用于让x'₁在加速度r₀的限制下，“最快地”且“无颤振地”跟踪ω_rd；/nb)利用扩张状态观测器得到横摆角速度ω_r的估计值Z'₁和横摆角速度偏差微分的估计值Z'₂，以及电动汽车受到的不确定扰动估计值Z'₃；/n在扩张状态观测器的模型中，b'₀是补偿因子；当积分步长h给定时，扩张状态观测器的参数β₀₁ β₀₂ β₀₃按下列公式确定：/n /n /n /nc)在误差非线性组合中，利用误差信号和微分信号非线性组合，得到误差反馈控制量；其中，e'₁为误差信号，e'₂为微分误差信号，u'₀为误差反馈控制量，h₀决定跟踪横摆角速度偏差期望值的跟踪精度；c为阻尼因子；r为误差反馈控制量增益；/nd)利用估计值Z'₃对误差反馈控制量u'₀进行补偿，得到附加横摆力矩值ΔM；/nc、根据步骤b中附加横摆力矩值ΔM对各个车轮转矩进行分配，再将分配的各个车轮的指令转矩输入给对应车轮的四个电机，从而控制电动汽车的横摆侧向运动，使汽车航向角跟踪设定值。/n