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专利号: 2022104611742
申请人: 华侨大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种分布式驱动电动客车转矩控制方法,其特征在于包括如下步骤:

1)数据收集:整车控制器接收车速传感器、方向盘转角传感器的信号,并进行车辆状态参数的收集;

2)根据得到的车辆状态参数,设计非线性滑模观测器对质心侧偏角进行状态估计;

3)根据估计到的质心侧偏角与理想的质心侧偏角进行比较,对汽车转向状态进行判断,最后进行转矩控制;

步骤2中设计非线性滑模观测器具体包括如下子步骤:

21)对车辆进行动力学分析,采用七自由度车辆模型描述:式中,m为整车质量,νx为纵向车速,νy为横向车速,r为横摆角速度,δ为前轮转角,β为质心侧偏角,d为前后轴的轮距,a为车辆质心到前轴的距离,b车辆质心到后轴的距离,Iz为横摆转动惯量,Fx为作用在车轮的纵向力,Fy为作用在车轮的侧向力;

则车轮动力学方程为:

式中Jw为车轮转动惯量,Tij为车轮转矩,ωij为车轮转速,rw为车轮的有效半径;

22)由于车轮信号、加速度信号作为系统的状态变量可通过轮速传感器直接测量,对车辆纵向力进行求解得:降阶观测器的非线性形式表达式为:

其中状态向量为:

x=[vx vy r]

输出向量为:

y=[r]

输入变量为:

u=[δ Ffl Ffr Frl Frr]基于滑模变结构理论可构造观测器如下:式中KIs为观测器的鲁棒项,调整增益矩阵K,可消除系统的不确定项,并通过切换函数Is在滑模面附近高速切换达到滑动条件;

选择用饱和函数作为滑模观测器的切换函数,在滑模面附近设置边界层,则有:式中λ为边界层的厚度;

式中滑模观测器阻尼系数矩阵为:

H=[h1 h2 h3]

滑模观测器鲁棒控制项矩阵为:

K=[k1 k2 k3]

通过上述观测器得到客车的纵向速度vx和侧向速度vy,再根据:得到实际的质心侧偏角;

步骤3中转矩控制包括如下子步骤:

31)首先需求得理想的质心侧偏角,采用二自由度车辆模型计算得到的参数作为理想参考值;所述二自由度车辆模型以前轮转角为输入,只有沿y轴的侧向运动与绕z轴的横摆运动这两个自由度;其车身运动的动力学方程如下:式中,m为整车质量,νx为汽车的纵向车速,νy为横向车速,r为横摆角速度,δ为前轮转角,β为质心侧偏角,d为前后轴的轮距,a为车辆质心到前轴的距离,b为车辆质心到后轴的距离,k1,k2为前后轮等效侧偏刚度,Iz为横摆转动惯量;

在稳态下得到理想的质心侧偏角:

式中K为不充分转向系数为:

步骤3得到的理想的质心侧偏角与步骤2中得到的实际质心侧偏角进行比较:当实际质心侧偏角β大于理想侧偏角βd时,汽车转向状态表现为过多转向,应增加左前轮转矩Tfl和左后轮的转矩Trl,减小右前轮转矩Tfr和右后轮转矩Trr;

当实际质心侧偏角β大于理想侧偏角βd时,汽车转向状态表现为不足转向,应减小左前轮转矩Tfl和左后轮的转矩Trl,增大右前轮转矩Tfr和右后轮转矩Trr。