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原文传递一种分布式电动汽车横摆稳定性控制方法及系统

专利名称：	一种分布式电动汽车横摆稳定性控制方法及系统
摘要：	本发明公开了一种分布式电动汽车横摆稳定性控制方法及系统。该方法包括：获取车辆所在路面的路面附着系数和车辆在当前时刻的状态数据；依据路面附着系数确定车辆所在路面对应的质心偏侧角‑质心偏侧角速度相平面图；确定相平面图的最大稳定区域和最小稳定区域；确定车辆在当前状态下的相轨迹点在相平面图中的位置；依据位置确定质心偏侧角权重系数；计算车辆的期望横摆角速度和期望质心侧偏角；建立滑模面切换函数；依据状态数据、质心偏侧角权重系数、期望横摆角加速度、期望质心侧偏角速度和滑模面切换函数，计算期望附加横摆力矩；依据期望附加横摆力矩控制车辆在当前时刻的转向。本发明能准确判断车辆的稳定程度，实现电动汽车的稳态转向。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京理工大学
发明人：	王震坡;张雷;邓钧君;齐羽
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201910519824.2
公开号：	CN110239621A
代理机构：	北京高沃律师事务所
代理人：	刘凤玲
分类号：	B62D15/02(2006.01);B;B62;B62D;B62D15
申请人地址：	100081 北京市海淀区中关村南大街5号
主权项：	1.一种分布式电动汽车横摆稳定性控制方法，其特征在于，包括：获取车辆所在路面的路面附着系数和车辆在当前时刻的状态数据；所述状态数据包括各轮侧向力、质心到前轴的距离、质心到后轴的距离、车辆轮距、车辆轴距、前轮转角、横摆角速度、质心侧偏角、车辆转动惯量、整车质量、车辆纵向车速和各轮轮胎侧偏刚度；依据所述路面附着系数确定车辆所在路面对应的质心偏侧角-质心偏侧角速度相平面图；采用双线法确定所述质心偏侧角-质心偏侧角速度相平面图的最大稳定区域和最小稳定区域；所述最大稳定区域的边界为最大边界；所述最小稳定区域的边界为最小边界；确定所述车辆在当前状态下的相轨迹点在所述质心偏侧角-质心偏侧角速度相平面图中的位置；依据所述位置确定质心偏侧角权重系数；依据所述路面附着系数和所述状态数据计算车辆的期望横摆角速度和期望质心侧偏角；依据所述横摆角速度、所述质心侧偏角、所述期望横摆角速度、所述期望质心侧偏角和所述质心偏侧角权重系数，建立滑模面切换函数；依据所述状态数据、所述质心偏侧角权重系数、期望横摆角加速度、期望质心侧偏角速度和所述滑模面切换函数，计算期望附加横摆力矩；依据所述期望附加横摆力矩控制所述车辆在当前时刻的转向，以实现对所述车辆稳定性的调节。 2.根据权利要求1所述的一种分布式电动汽车横摆稳定性控制方法，其特征在于，所述依据所述位置确定质心偏侧角权重系数，具体包括：当所述车辆在当前状态下的相轨迹点位于所述最小稳定区域内时，则将质心偏侧角权重系数确定为0；当所述车辆在当前状态下的相轨迹点位于所述最小稳定区域外且位于所述最大稳定区域内时，则将第一距离与第二距离的比值确定为质心偏侧角权重系数；所述第一距离为所述相轨迹点到所述质心偏侧角-质心偏侧角速度相平面图中心的距离；所述第二距离为所述质心偏侧角-质心偏侧角速度相平面图中心到所述最大边界的距离；当所述车辆在当前状态下的相轨迹点位于所述最大稳定区域外时，则将质心偏侧角权重系数确定为1。 3.根据权利要求1所述的一种分布式电动汽车横摆稳定性控制方法，其特征在于，所述依据所述路面附着系数和所述状态数据计算车辆的期望横摆角速度和期望质心侧偏角，具体包括：计算车辆的期望横摆角速度ωrd＝min(ωr_d,ωrmax)，其中，ωr_d表示修正前的期望横摆角速度，ωrmax表示横摆角速度的最大值，Vx表示车辆纵向车速，L表示车辆轴距，m表示整车质量，a表示车辆质心到前轴的距离，b表示质心到后轴的距离，k1表示前轮的轮胎侧偏刚度，k2表示后轮的轮胎侧偏刚度，δ表示前轮转角，μ表示路面附着系数，g表示重力加速度；计算车辆的期望质心侧偏角βd＝min(β_d,βmax)，其中，βmax＝tan-1(0.02μg)。 4.根据权利要求3所述的一种分布式电动汽车横摆稳定性控制方法，其特征在于，所述依据所述横摆角速度、所述质心侧偏角、所述期望横摆角速度、所述期望质心侧偏角和所述质心偏侧角权重系数，建立滑模面切换函数，具体为： S＝ωrd-ωr+kbeta(βd-β)；其中，S表示滑模面切换函数，ωrd表示期望横摆角速度，ωr表示横摆角速度，βd表示期望质心侧偏角，β表示质心侧偏角，kbeta表示质心偏侧角权重系数。 5.根据权利要求4所述的一种分布式电动汽车横摆稳定性控制方法，其特征在于，所述依据所述状态数据、所述质心偏侧角权重系数、期望横摆角加速度、期望质心侧偏角速度和所述滑模面切换函数，计算期望附加横摆力矩，具体包括：对所述期望横摆角速度求导，得到期望横摆角加速度；对所述期望质心侧偏角求导，得到期望质心侧偏角速度；依据所述状态数据、所述质心偏侧角权重系数、所述期望横摆角加速度、所述期望质心侧偏角速度和所述滑模面切换函数，计算期望附加横摆力矩其中，Fl1y表示左前轮的侧向力，Fr1y表示右前轮的侧向力，Fl2y表示左后轮的侧向力，Fr2y表示右后轮的侧向力，B表示车辆轮距，Iz表示车辆绕z轴的转动惯量，表示期望横摆角加速度，表示期望质心侧偏角速度，ε为正常数，表示趋近律系数，H为正常数，表示滑模面的边界层厚度， 6.一种分布式电动汽车横摆稳定性控制系统，其特征在于，包括：数据获取模块，用于获取车辆所在路面的路面附着系数和车辆在当前时刻的状态数据；所述状态数据包括各轮侧向力、质心到前轴的距离、质心到后轴的距离、车辆轮距、车辆轴距、前轮转角、横摆角速度、质心侧偏角、车辆转动惯量、整车质量、车辆纵向车速和各轮轮胎侧偏刚度；相平面确定模块，用于依据所述路面附着系数确定车辆所在路面对应的质心偏侧角-质心偏侧角速度相平面图；稳定区域确定模块，用于采用双线法确定所述质心偏侧角-质心偏侧角速度相平面图的最大稳定区域和最小稳定区域；所述最大稳定区域的边界为最大边界；所述最小稳定区域的边界为最小边界；想点位置确定模块，用于确定所述车辆在当前状态下的相轨迹点在所述质心偏侧角-质心偏侧角速度相平面图中的位置；权重确定模块，用于依据所述位置确定质心偏侧角权重系数；第一计算模块，用于依据所述路面附着系数和所述状态数据计算车辆的期望横摆角速度和期望质心侧偏角；切换函数建立模块，用于依据所述横摆角速度、所述质心侧偏角、所述期望横摆角速度、所述期望质心侧偏角和所述质心偏侧角权重系数，建立滑模面切换函数；第二计算模块，用于依据所述状态数据、所述质心偏侧角权重系数、期望横摆角加速度、期望质心侧偏角速度和所述滑模面切换函数，计算期望附加横摆力矩；转向控制模块，用于依据所述期望附加横摆力矩控制所述车辆在当前时刻的转向，以实现对所述车辆稳定性的调节。 7.根据权利要求6所述的一种分布式电动汽车横摆稳定性控制系统，其特征在于，所述权重确定模块，具体包括：第一权重确定单元，用于当所述车辆在当前状态下的相轨迹点位于所述最小稳定区域内时，则将质心偏侧角权重系数确定为0；第二权重确定单元，用于当所述车辆在当前状态下的相轨迹点位于所述最小稳定区域外且位于所述最大稳定区域内时，则将第一距离与第二距离的比值确定为质心偏侧角权重系数；所述第一距离为所述相轨迹点到所述质心偏侧角-质心偏侧角速度相平面图中心的距离；所述第二距离为所述质心偏侧角-质心偏侧角速度相平面图中心到所述最大边界的距离；第三权重确定单元，用于当所述车辆在当前状态下的相轨迹点位于所述最大稳定区域外时，则将质心偏侧角权重系数确定为1。 8.根据权利要求6所述的一种分布式电动汽车横摆稳定性控制系统，其特征在于，所述第一计算模块，具体包括：第一计算单元，用于计算车辆的期望横摆角速度ωrd＝min(ωr_d,ωrmax)，其中，ωr_d表示修正前的期望横摆角速度，ωrmax表示横摆角速度的最大值，Vx表示车辆纵向车速，L表示车辆轴距，m表示整车质量，a表示车辆质心到前轴的距离，b表示质心到后轴的距离，k1表示前轮的轮胎侧偏刚度，k2表示后轮的轮胎侧偏刚度，δ表示前轮转角，μ表示路面附着系数，g表示重力加速度；第二计算单元，用于计算车辆的期望质心侧偏角βd＝min(β_d,βmax)，其中，βmax＝tan-1(0.02μg)。 9.根据权利要求8所述的一种分布式电动汽车横摆稳定性控制系统，其特征在于，所述切换函数建立模块，具体为： S＝ωrd-ωr+kbeta(βd-β)；其中，S表示滑模面切换函数，ωrd表示期望横摆角速度，ωr表示横摆角速度，βd表示期望质心侧偏角，β表示质心侧偏角，kbeta表示质心偏侧角权重系数。 10.根据权利要求9所述的一种分布式电动汽车横摆稳定性控制系统，其特征在于，所述第二计算模块，具体包括：第一求导单元，用于对所述期望横摆角速度求导，得到期望横摆角加速度；第二求导单元，用于对所述期望质心侧偏角求导，得到期望质心侧偏角速度；横摆力矩计算单元，用于依据所述状态数据、所述质心偏侧角权重系数、所述期望横摆角加速度、所述期望质心侧偏角速度和所述滑模面切换函数，计算期望附加横摆力矩其中，Fl1y表示左前轮的侧向力，Fr1y表示右前轮的侧向力，Fl2y表示左后轮的侧向力，Fr2y表示右后轮的侧向力，B表示车辆轮距，Iz表示车辆绕z轴的转动惯量，表示期望横摆角加速度，表示期望质心侧偏角速度，ε为正常数，表示趋近律系数，H为正常数，表示滑模面的边界层厚度，
所属类别：	发明专利