[发明专利]一种针对执行驱动空间受限时的车辆稳定控制系统轮胎力分配方法

摘要

一种针对执行驱动空间受限时的车辆稳定控制系统轮胎力分配方法，包含以下步骤：采集车辆的行驶状态信息，根据车辆的二自由度单轨模型计算控制状态量的参考值；以状态量的实际值和参考值的误差和对误差的积分为滑模面，利用滑模算法，获得为实现针对当前工况车辆稳定所需的控制量规划值，以轮胎加速度的比值表示轮胎力之间的角度，并结合已有的路面摩擦系数的估计方法和采集到的车辆状态的有效信息，规划出车辆合力与合力矩的联合可行域；判断上层控制器的输出规划值是否在可行域内通过不同工况下的分配方法所获得的轮胎力，确定为维持车辆稳定运行时轮毂电机所需要输出力矩的大小，最后通过执行器去执行轮胎力的分配结果。

主权项

1.一种针对执行驱动空间受限时的车辆稳定控制系统轮胎力分配方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤一实时地由车载传感器采集车辆行驶过程中的状态量，得到车辆的方向盘转角、横摆角速度、纵向加速度、侧向加速度，以及车辆的速度、车轮的运动速度、路面的摩擦系数等有效信息；步骤二根据步骤一中得到的车辆的纵向/侧向行驶速度和前轮转角δ作为输入量，利用二自由度单轨模型确定被控量的参考值，即包括以汽车质心为坐标原点的车辆纵向速度Vx、侧向速度Vy和横摆角速度ωr的期望值；步骤三取车辆纵向速度、侧向速度和横摆角速度的期望值与实际值的误差及其误差的积分为滑模面，通过滑模控制器求得完成当前控制任务所需的作用在车身坐标系上的合成纵向合力、合成侧向合力及横摆力矩的规划值∑FXd、∑FYd及∑MZd；步骤四基于步骤一实时获取的车辆纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度以及前轮转角的信息，依据当前路面摩擦系数和作用在各车轮上的垂直载荷，逆向求取上层滑膜控制器输出的有效作用区域，进一步得到纵向/横向合力分别相对于合成横摆力矩的联合可行域；步骤五：根据当前时刻的路面状况和车辆的行驶状态信息，实时决策由步骤三中通过滑膜控制器得到的合力与合力矩规划值是否在由步骤四确定的联合可行域内，根据不同的结果采取相应的分配方法：(1)当滑模控制器的输出规划值在联合可行域内时，以最大化轮胎的稳定裕度为性能指标，直接进行轮胎力的优化分配；(2)若控制器的输出规划值不在联合可行域时，通过引入重构系数对控制器进行重构，并同时调整控制系统的输入，即车辆的速度和前轮转角，使得在下层控制器中，轮胎力由于低地面摩擦系数和作用在各轮胎上的垂直载荷变化引起执行驱动空间受限时，依然存在优化分配的可行解，并且完成轨迹跟踪的目标；对控制系统输入的调整，满足车辆转弯半径ρ、纵向行驶速度Vx和前轮转角δ的如下关系：其中，a为质心到前轴的距离，b为质心到后轴的距离，mv为车辆整车质量，Kf和Kr分别是前轴和后轴的侧偏刚度，步骤六：由步骤五中不同情况下分配所得的轮胎力，通过执行器的作用执行轮胎力的分配结果。