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原文传递基于坡度估计修正的分布式驱动汽车多工况车速估计方法

专利名称：	基于坡度估计修正的分布式驱动汽车多工况车速估计方法
摘要：	本发明涉及一种基于坡度估计修正的分布式驱动汽车多工况车速估计方法，包括以下步骤：1)分别基于动力学和运动学方法构建动力学车轮滑移率估计器和运动学车轮滑移率估计器作为滑移率估计器，并确定滑移率估计器内的切换方式；2)基于动力学和运动学方法构建道路坡度估计器对道路坡度值进行估计，并对各车轮的车轮垂向力和车辆纵向加速度进行修正；3)根据修正后的车辆纵向加速度采用轮速反馈设计车速估计器，得到当前状态下车辆质心处的纵向车速估计。与现有技术相比，本发明具有估计精度高、鲁棒性强等优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	同济大学
发明人：	冷搏;余卓平;金达;熊璐
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910155658.2
公开号：	CN109910905A
代理机构：	上海科盛知识产权代理有限公司
代理人：	杨宏泰
分类号：	B60W40/105(2012.01);B;B60;B60W;B60W40
申请人地址：	200092 上海市杨浦区四平路1239号
主权项：	1.一种基于坡度估计修正的分布式驱动汽车多工况车速估计方法，其特征在于，包括以下步骤： 1)分别基于动力学和运动学方法构建动力学车轮滑移率估计器和运动学车轮滑移率估计器作为滑移率估计器，并确定滑移率估计器内的切换方式； 2)基于动力学和运动学方法构建道路坡度估计器对道路坡度值进行估计，并对各车轮的车轮垂向力和车辆纵向加速度进行修正； 3)根据修正后的车辆纵向加速度采用轮速反馈设计车速估计器，得到当前状态下车辆质心处的纵向车速估计。 2.根据权利要求1所述的一种基于坡度估计修正的分布式驱动汽车多工况车速估计方法，其特征在于，所述的步骤1)中，构建车轮滑移率估计器具体包括以下步骤： 11)根据车轮滑移率动态公式和单轮动力学公式构建基于动力学的滑移率估计器，则有：其中，为车轮滑移率λ的导数，为车轮角速度ω的导数，即角加速度，r为车轮滚动半径，为纵向车速的导数，即车辆纵向加速度，T为车轮驱/制动力矩，μ为路面附着系数，Fz为车轮垂向力，J为车轮的转动惯量，上标^表示对应参数的估计值； 12)采用有限长单位冲激响应滤波器对车轮角加速度进行估计，并根据车轮滑移率动态公式构建基于运动学的滑移率估计器，则有：其中，为车轮角加速度的估计值，k为时刻，N为采用轮速信号的数量，h(n)为离散系统单位冲击响应。 3.根据权利要求2所述的一种基于坡度估计修正的分布式驱动汽车多工况车速估计方法，其特征在于，所述的步骤1)中，滑移率估计器的切换方式具体为：当车辆进入湿滑路面车轮轮速快速上升且超过预设的门限值ωthreshold时，则表示车轮可能处于打滑状态，此时通过车轮角加速度门限值进行判断，当轮速上升超过轮速门限值时，此时轮速标志位flag_ω值为1，采用车辆加速度直接积分的方式得到过渡车速估计值vacc(k+m)，则有： ω(k)-ω(k-1)＞ωthreshold flag_ω＝1 其中，ω(k)为k时刻的车轮角速度，vest(k)为k时刻的车速，vacc(k+m)为经过加速度积分m个时刻后得到的k+m时刻的车速，ax(k+i)为k+i时刻的车辆纵向加速度值，Δt为获得加速度的离散周期时间；在轮速标志位flag_ω为1时，若车轮角加速度超过门限值则表示车轮进入打滑状态，此时根据过渡车速估计值和车轮当前轮速获取此时车轮的滑移率，作为滑移率估计器的估计结果，当保持过渡阶段滑移率的时间ttemp超过标定的常数值ΔT后，滑移率估计器则由动力学估计器estimator_D切换至运动学估计器estimator_K，则有： ttemp＞Δt,estimator_D→estimator_K 在滑移率估计器切换至运动学估计器并保持时间ttemp超过标定的常数值ΔT后，表示在滑移率控制器作用下车轮滑移率已经达到小滑移率区间，此时滑移率估计器由运动学估计器estimator_K切换至动力学估计器estimator_D。 4.根据权利要求3所述的一种基于坡度估计修正的分布式驱动汽车多工况车速估计方法，其特征在于，所述的步骤2)具体包括以下步骤： 21)根据车辆的行驶方程并将其转换，则有： y＝u+b 分别对输出测量值y、输入测量值u和静态变量b定义： y＝Fx b＝mg(sinαd+f cosαd) 其中，Fx为车辆纵向驱动力，m为整车质量，g为重力加速度，ρ为空气密度，Cd为风阻系数，A为迎风面积，f为路面滚动阻力系数，为空气阻力，mg sinαd为坡度阻力，mgfcosαd为滚动阻力，vx为纵向车速； 22)采用带有遗忘因子ξ的递归最小二乘法进行路面坡度值的实时估计，获取基于动力学估计的道路坡度估计值αd，则有： 23)根据加速度传感器的测量结果获取基于运动学的坡度角估计值αk，则有：式中，asensor,x为加速度传感器的测量值，vx为车辆沿坡道的车速，车辆行驶的加速度值。 24)采用滤波器提取坡度角估计结果中有效信息并进行融合，得到对坡度角的最终估计值α，并在加速度传感器测量结果的基础上剔除坡度估计值对应的重力加速度分量，获得修正后的车辆纵向加速度值acor，则有： acor＝asensor,x-g sinα 其中，τ为时间常数，通常取数量级在0.01的值； 25)考虑坡度对载荷转移的影响，根据坡度角的最终估计值α对各车轮的车轮垂向力Fz的估计进行修正，则有：其中，m为整车质量，l，lr，lf分别为轴距、后轴到质心的距离、前轴到质心的距离，hg为质心高度，ax、ay分别为车辆纵、侧向加速度，上标fl、fr、rl、rr分别表示车辆的前左轮、前右轮、后左轮和后右轮。 5.根据权利要求4所述的一种基于坡度估计修正的分布式驱动汽车多工况车速估计方法，其特征在于，所述的步骤3)具体包括以下步骤： 31)采用轮速反馈设计车速估计器，获取单轮轮心速度，则有：其中，L为反馈系数，sat为饱和函数。 32)根据四个车轮的估计结果进行加权融合得到车辆质心处的纵向车速估计值。 6.根据权利要求5所述的一种基于坡度估计修正的分布式驱动汽车多工况车速估计方法，其特征在于，所述的步骤32)中，车辆质心处的纵向车速估计值vest的计算式为： ηi＝μesti/λesti·(κ-flagi)i＝fl,fr,rl,rr 其中，ηi为四个车速估计结果的权重系数，κ为可调参数，用以确定动力学估计器结果与运动学估计器结果的权重，flagi为估计器标志位，0表示估计结果采用动力学估计方法，1表示估计结果采用运动学估计方法。
所属类别：	发明专利