一種四輪獨(dú)立驅(qū)動電動汽車的車身穩(wěn)定控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種四輪獨(dú)立驅(qū)動電動汽車 的車身穩(wěn)定控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車行駛過程中，路面、車身參數(shù)的變化以及汽車受到的各種干擾均能引起車身 失穩(wěn)，做車身穩(wěn)定控制時，一般選取橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角作為控制變量。對汽車進(jìn)行 車身穩(wěn)定控制的過程，其實(shí)就是控制汽車橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角使它們跟蹤期望值的過 程。
[0003] 專利號為201410781886. 8的專利《一種四輪獨(dú)立驅(qū)動電動汽車的橫擺角速度控 制方法》描述了對橫擺角速度進(jìn)行控制的一種方法，但是，單獨(dú)對橫擺角速度進(jìn)行控制，不 能滿足汽車車身穩(wěn)定的要求，還需對質(zhì)心側(cè)偏角進(jìn)行控制。四輪獨(dú)立驅(qū)動電動汽車由于四 個驅(qū)動輪可以單獨(dú)控制，所以可以通過直接橫擺力矩控制來改善車輛側(cè)向動態(tài)性能，也就 是通過附加橫擺力矩來控制電動汽車的橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角。傳統(tǒng)控制方法中常引進(jìn) PID控制器、模糊控制器、自適應(yīng)控制器等。PID控制算法簡單、參數(shù)少、可靠性高，但是PID 控制器對負(fù)載變化的自適應(yīng)能力弱、抗干擾能力差；模糊控制和自適應(yīng)控制也有實(shí)時性較 弱和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制結(jié)果不理想等缺點(diǎn)。因此，有必要提出一種更為有效的控制方法，用于 四輪獨(dú)立驅(qū)動電動汽車車身穩(wěn)定控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種四輪獨(dú)立驅(qū)動電動汽車車身穩(wěn) 定控制方法，通過分配給四輪獨(dú)立驅(qū)動電動汽車的四個電驅(qū)動指令轉(zhuǎn)矩值，進(jìn)而控制電動 汽車的車身穩(wěn)定。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明、一種四輪獨(dú)立驅(qū)動電動汽車的車身穩(wěn)定控制方法， 其特征在于，包括以下步驟：
[0006] (1)、計(jì)算橫擺角速度期望值和質(zhì)心側(cè)偏角期望值β d
[0007] 根據(jù)線性二自由度操縱模型計(jì)算期望橫擺角速度值
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種四輪獨(dú)立驅(qū)動電動汽車的車身穩(wěn)定控制方法，其特征在于，包括w下步驟： (1) 、計(jì)算橫擺角速度期望值和質(zhì)屯、側(cè)偏角期望值0d根據(jù)線性二自由度操縱模型計(jì)算期望橫擺角速度值
其中；U為車輛縱向車速；m表示車輛質(zhì)量；a,b分別為前后車輪的軸距；5為前輪旋轉(zhuǎn) 角度；Cw，C"分別為前輪側(cè)偏剛度和后輪側(cè)偏剛度；L=a+b為車輪前軸跟后軸的間距；K= m/L2(a/Cw-b/Cj為車身穩(wěn)定系數(shù)； 將質(zhì)屯、側(cè)偏角期望0d設(shè)置為；0d= 0 ; (2) 、設(shè)計(jì)橫擺角速度偏差控制器，得到附加橫擺力矩AMut 根據(jù)自抗擾控制原理，設(shè)計(jì)橫擺角速度偏差自抗擾控制器，其數(shù)學(xué)模型如下：
在數(shù)學(xué)模型中： a) 、利用跟蹤微分器得到期望橫擺角速度偏差的跟蹤信號和此跟蹤信號的微分，其中， Xi就是對期望橫擺角速度偏差V。,= 0的跟蹤信號，X2為X2的微分，h為積分步長，r為決 定跟蹤速度的速度因子，化311片1-￥。,，義2，1'，11)是最速控制綜合函數(shù)，該函數(shù)主要用于讓又1 在加速度r的限制下，"最快地"且"無顫振地"跟蹤V。,； b) 、利用擴(kuò)張狀態(tài)觀測器得到橫擺角速度偏差e。,的估計(jì)值Z1和橫擺角速度偏差微分 的估計(jì)值Z2,W及電動汽車受到的不確定擾動估計(jì)值Z3; 在擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的模型中，橫擺角速度偏差eut=橫擺角速度值《t-橫擺角速度期 望值。是補(bǔ)償因子；
當(dāng)積分步長h給定時，擴(kuò)張狀態(tài)觀 測器的參數(shù)e。1e。2e。3按下列公式確定：
C)、在誤差非線性組合中，利用誤差信號和微分信號非線性組合，得到誤差反饋控制 量；其中，ei為誤差信號，e2為微分誤差信號，U。為誤差反饋控制量，hi決定跟蹤橫擺角速 度偏差期望值的跟蹤精度；C為阻巧因子；r。為誤差反饋控制量增益； d)、利用估計(jì)值Z3對誤差反饋控制量U。進(jìn)行補(bǔ)償，得到附加橫擺力矩值A(chǔ)Mur; (3) 、設(shè)計(jì)質(zhì)屯、側(cè)偏角偏差控制器，得到附加橫擺力矩AMp 根據(jù)自抗擾控制原理，設(shè)計(jì)質(zhì)屯、側(cè)偏角偏差自抗擾控制器，其數(shù)學(xué)模型如下：
同理，按照步驟（2)的方法，可W得到附加橫擺力矩值A(chǔ)Mp; (4) 、計(jì)算總附加橫擺力矩AMYsc，即AMYsc=AM。r+AMp; 巧）、根據(jù)附加橫擺力矩值A(chǔ)Mysc在車輪間進(jìn)行力矩分配采用如下轉(zhuǎn)矩分配算法：
其中，r=K0康示每個車輪的期望驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，K是電動汽車加速踏板深度，0。是反 映加速踏板和期望驅(qū)動轉(zhuǎn)矩之間對應(yīng)關(guān)系的常數(shù)，巧、巧、7；;和7；:分別表示左前、右 前、左后、右后四個車輪的指令轉(zhuǎn)矩； 再將分配的4個車輪的指令轉(zhuǎn)矩輸入給對應(yīng)車輪的四個電機(jī)，從而控制電動汽車的橫 擺側(cè)向運(yùn)動，使汽車車身穩(wěn)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四輪獨(dú)立驅(qū)動電動汽車的橫擺角速度控制方法，其特征在 于，所述的最速控制綜合函數(shù)的表達(dá)式為：
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種四輪獨(dú)立驅(qū)動電動汽車車身穩(wěn)定控制方法，通過汽車線性二自由度操縱模型獲得橫擺角速度期望值，質(zhì)心側(cè)偏角期望值設(shè)為0后，通過基于自抗擾控制理論，分別設(shè)計(jì)橫擺角速度偏差自抗擾控制器和質(zhì)心側(cè)偏角偏差自抗擾控制器，得到附加橫擺力矩ΔMωr和ΔMβ，再將附加橫擺力矩ΔMωr和ΔMβ線性相加得到作用到汽車上的總的附加橫擺力矩ΔMYSC，最后，通過這個總的附加橫擺力矩值對各個車輪轉(zhuǎn)矩進(jìn)行分配，給汽車四個電機(jī)輸入分配的指令轉(zhuǎn)矩，從而控制電動汽車的橫擺側(cè)向運(yùn)動，使汽車車身穩(wěn)定。
【IPC分類】B60W40-10, B60W30-02, B60W10-08
【公開號】CN104787039
【申請?zhí)枴緾N201510171847
【發(fā)明人】辛?xí)詭? 陳銳, 鄒見效, 徐紅兵
【申請人】電子科技大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月13日