[发明专利]一种分布式电动汽车横向稳定性自适应控制系统及方法

摘要

一种分布式电动汽车横向稳定性自适应控制系统及方法，涉及电动汽车底盘控制。系统设有优化控制层、横摆力矩优化分配模块、车辆状态测量估算模块、理想横摆角速度与质心侧偏角计算模块、方向盘转角传感器和车速传感器；所述优化控制层利用遗传算法对模糊滑模自适应控制器进行优化，得出期望附加横摆力矩，再由横摆力矩优化分配模块将附加横摆力矩分配到轮毂电机控制器中，电机控制器发送指令信息到各轮毂电机中产生电机驱/制动力得到所需的横摆力矩。采用遗传算法优化自适应参数，系统控制律不依赖于系统模型，对非线性系统具有很强的鲁棒性。

主权项

1.分布式电动汽车横向稳定性自适应控制系统，其特征在于设有优化控制层、横摆力矩优化分配模块、车辆状态测量估算模块、理想横摆角速度与质心侧偏角计算模块、方向盘转角传感器和车速传感器；所述优化控制层利用遗传算法对模糊滑模自适应控制器进行优化，得出期望附加横摆力矩，再由横摆力矩优化分配模块将附加横摆力矩分配到轮毂电机控制器中，电机控制器发送指令信息到各轮毂电机中产生电机驱/制动力得横摆力矩；所述各个模块的信息传递通过CAN总线，实施步骤如下：1)车速传感器及方向盘转角传感器测得车辆纵向行驶速度和方向盘转角，进入理想横摆角速度和质心侧偏角计算模块中，得到理想横摆角速度和质心侧偏角；所述理想横摆角速度和质心侧偏角的具体方法为：分布式电动车简化成二自由度车身，推导出在稳态过弯时横摆角速度及质心侧偏角，并将此作为车辆行驶中需跟踪的目标值，期望值如式(1)和式(2)所示：式中，β为质心侧偏角，γ是横摆角速度，δ_f是前轮转角，m表示整车质量，l_f,l_r分别为车身前轴距和后轴距，V_x和V_y分别为车速传感器测得的纵向车速和横向车速，C_f,C_r分别表示前后轮胎侧偏刚度；2)车辆状态测量估算模块通过实时观测车辆状态，输出车辆横摆角速度、质心侧偏角和各轮的侧向力，所述车辆横摆角速度通过横摆角速度传感器测得，质心侧偏角通过车速传感器测得纵向车速及横向车速并估算得到，各轮的侧向力通过安装在轮胎上的多传感器测量中心获得；利用车辆状态测量估算模块得到的横摆角速度及质心偏向角：分别与期望值做差，得到横摆角速度偏差e_γ和质心偏向角的偏差e_β，设计滑模面s：s＝ξe_γ+(1‑ξ)e_β对滑模函数s求导：3)引入遗传算化控制模块得到的期望附加横摆力矩，进入横摆力矩优化分配，以轮胎利用率为优化目标兼顾轮胎力分配横摆力矩；滑模控制器设计，令求得等效滑模控制的等效项u_eq，再令u＝u_eq+u_s分析使得成立，得到滑模控制的切换控制项u_s，F_{y_rl}、F_{y_rr}、F_{y_fl}和F_{y_fr}由车辆状态测量估算模块中多传感器测量中心获得：u_s＝‑K sgn(s)模糊控制设计，滑模控制中K值影响滑模控制器抖振，令模糊控制器的输入为s和输出为K，模糊子集都为{NB,NS,ZO,PS,PB}，由此构成横向稳定模糊滑模控制器；引入遗传算法优化模糊控制器的隶属度函数及模糊规则；控制分配：以轮胎利用率为优化目标兼顾轮胎力分配横摆力矩，即将四个轮胎利用率的平方和进行最小化为优化目标，车辆行驶中根据轮胎垂直力来分配各个轮胎的附着利用率。