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原文传递无人车放宽静稳定动力学控制方法及系统

专利名称：	无人车放宽静稳定动力学控制方法及系统
摘要：	本发明提供一种无人车放宽静稳定动力学控制方法及系统，能够放宽无人车横向动力学系统的布局条件，减小传统车辆布局理论对无人车总体布局灵活性的限制，提高无人车底盘总体布局的灵活性和设计空间。具体为：通过预设的目标极点位置以及当前的车辆状态参数，计算实现预设目标极点位置所需的目标主动横摆力矩；然后将计算的目标主动横摆力矩将分配到无人车的各独立驱动车轮上，使无人车获得与预设目标极点位置对应的车辆动力学性能。采用该控制系统能够放宽无人车总体布局的稳定性限制条件，允许无人车横向动力学系统的布局为静不稳定系统，突破传统的静稳定布局理论约束，尤其适用于采用全线控底盘设计方案后导致横向动力学系统静不稳定的无人车。
专利类型：	发明专利
申请人：	北京理工大学
发明人：	倪俊;姜旭;李远哲;袁昊;吴家枫
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T19:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T19:00:00+0805
申请号：	CN202010059842.X
公开号：	CN111169293A
代理机构：	北京理工大学专利中心
代理人：	许姣
分类号：	B60L15/20;B62D7/15;B;B60;B62;B60L;B62D;B60L15;B62D7;B60L15/20;B62D7/15
申请人地址：	100081 北京市海淀区中关村南大街5号
主权项：	1.无人车放宽静稳定动力学控制方法，其特征在于，通过预设的目标极点位置以及当前的车辆状态参数，计算实现预设目标极点位置所需的目标主动横摆力矩；然后将所计算的目标主动横摆力矩分配到所述无人车的各独立驱动车轮上，使所述无人车获得与预设目标极点位置对应的车辆动力学性能。 2.如权利要求1所述的无人车放宽静稳定动力学控制方法，其特征在于，采用下述方法进行目标主动横摆力矩的计算：令无人车的主动横摆力矩的控制律为： u(t)＝Kx(t) (1) 式中：x(t)为无人车的横向动力学状态参数；u(t)为横摆力矩输入；K为控制律中的反馈矩阵；建立所述无人车包含参数不确定性的二自由度动力学模型：式中：w(t)为前后轮转向轮转角输入；A0、B20、B10是无人车的状态参数矩阵，由无人车的动力学状态参数决定；ΔA、ΔB2、ΔB1是无人车横向动力学系统的不确定矩阵，用来表征参数不确定性；采用圆域线性矩阵不等式区域描述所述无人车横向动力学系统的目标极点区域；然后基于鲁棒控制方法，依据所述包含不确定性的二自由度动力学模型、预设的目标极点位置计算所述反馈矩阵K，使预设的目标极点位置在所描述的目标极点区域内；在获得反馈矩阵K后，无人车的目标主动横摆力矩即为u(t)＝Kx(t)。 3.如权利要求1或2所述的无人车放宽静稳定动力学控制方法，其特征在于，当无人车为全轮独立驱动无人车，即无人的四个车轮均为独立驱动车轮时：按照车轮垂直载荷比例进行独立驱动车轮驱动力的分配，令无人车左侧车轮和右侧车轮的驱动力分配比例函数为：式中：Fx11为左前车轮驱动力；Fx12为右前车轮纵向驱动力；Fx21为左后车轮驱动力；Fx22为右后车轮驱动力；Fz11为左前车轮垂向力；Fz12为右前车轮垂向力；Fz21为左后车轮垂向力；Fz22为右后车轮垂向力；k为离散时间；κl为左侧车轮的驱动力分配比例函数；κr为右侧车轮的驱动力分配比例函数；无人车的目标总驱动力FxT、目标主动横摆力矩Mdes和各车轮驱动力关系为：式中：B为车辆轮距；lf为车辆质心到前轴距离；lr为车辆质心到后轴距离；δ为车轮转角；则各独立驱动车轮的驱动力分配结果为： 4.无人车放宽静稳定动力学控制系统，采用上述权利要求1-3任一项所述的动力学控制方法，其特征在于，该动力学控制系统包括：控制指令层、底盘上层控制层、底盘下层控制层、执行机构控制层和状态参数反馈层；所述控制指令层用于将底盘控制指令发送给底盘上层控制层，所述底盘控制指令包括：目标转向模式、目标车轮转角、目标总驱动力、目标总制动力；所述底盘上层控制层包括目标指令解算模块和横摆力矩计算模块；所述底盘上层控制层接收到所述底盘控制指令后，所述目标指令解算模块进行底盘控制指令的解算，所述横摆力矩计算模块计算目标主动横摆力矩，然后将解算的目标指令和计算的目标横摆力矩发送给底盘下层控制层；其中所述横摆力矩计算模块在进行目标主动横摆力矩计算时，基于车辆动力学模型，通过预先设定的闭环目标极点位置以及车辆状态参数反馈层反馈的当前的车辆状态参数，计算实现预设闭环目标极点位置所需的目标主动横摆力矩；所述底盘下层控制层依据控制指令中的目标总驱动力和底盘上层控制层所计算的目标主动横摆力矩计算每个独立驱动车轮的纵向驱动力，然后依据计算得到的每个独立驱动车轮的纵向驱动力后将对应的控制信息发送给执行机构控制层；所述底盘下层控制层还依据所解算的目标指令，将对应的控制信息发送给执行机构控制层；同时所述底盘下层控制层还通过对各独立驱动车轮的驱动电机的控制实现各独立驱动车轮滑移率的控制；所述执行机构控制层依据接收到的底盘下层控制层的控制信息实现对线控转向系统、线控驱动系统及线控制动系统中执行机构的控制；所述车辆状态参数反馈层用于对车辆的动力学状态参数进行实时监测，并反馈给底盘上层控制层；所述车辆的动力学状态参数包括：车辆速度、横摆角速度、质心侧偏角、电机转矩和电机转速。
所属类别：	发明专利