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原文传递自动驾驶分布式驱动电动汽车横向与侧倾综合控制方法

专利名称：	自动驾驶分布式驱动电动汽车横向与侧倾综合控制方法
摘要：	自动驾驶分布式驱动电动汽车横向与侧倾综合控制方法，属于汽车智能安全与自动驾驶技术领域。通过车载传感系统采集自动驾驶分布式驱动电动汽车的行驶状态信息和参考路径信息，考虑侧倾效应和执行器故障，建立具有参数不确定和时变特性的Takagi‑Sugeno模糊横向控制模型，设计一种自动驾驶分布式驱动电动汽车鲁棒横向和侧倾综合控制方法，同时针对自动驾驶分布式驱动电动汽车行驶过程中侧倾角和侧倾角速度的不可测性，提出基于Takagi‑Sugeno模型的观测器。克服了侧倾效应和执行器故障对自动驾驶分布式驱动电动汽车横向运动控制的影响，提高了自动驾驶分布式驱动电动汽车的自主行驶性能。
专利类型：	发明专利
申请人：	厦门大学
发明人：	郭景华;王靖瑶;郑华青;王班;李文昌;肖宝平
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T18:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T10:00:00+0805
申请号：	CN201911310129.1
公开号：	CN110979302A
代理机构：	厦门南强之路专利事务所(普通合伙)
代理人：	马应森;曾权
分类号：	B60W10/08;B60W30/18;B60W40/00;B60W40/10;B;B60;B60W;B60W10;B60W30;B60W40;B60W10/08;B60W30/18;B60W40/00;B60W40/10
申请人地址：	361005 福建省厦门市思明南路422号
主权项：	1.自动驾驶分布式驱动电动汽车横向与侧倾综合控制方法，其特征在于包括以下步骤： 1)通过车载传感系统实时获取自动驾驶分布式驱动电动汽车的行驶运动状态信息及参考路径信息； 2)基于步骤1)获取的信息，考虑侧倾效应和执行器故障，建立描述参数不确定性和时变特性的自动驾驶分布式驱动电动汽车Takagi-Sugeno模糊横向控制模型； 3)设计基于Takagi-Sugeno模糊横向控制模型的自动驾驶分布式驱动电动汽车鲁棒控制策略，实现横向与侧倾耦合运动的多目标协同控制，求解出行驶所需要的前轮转角和附加横摆力矩； 4)针对自动驾驶分布式驱动电动汽车侧倾角和侧倾角速度的不可测性，构建自动驾驶分布式驱动电动汽车的Takagi-Sugeno模糊观测器； 5)将期望附加横摆力矩分配至所有轮胎执行器，设计自动驾驶分布式驱动电动汽车附加横摆力矩的最优分配控制方法，求解出所需的轮胎纵向力，通过轮毂电机控制实现对轮胎纵向力的跟踪控制，进而实现自动驾驶分布式驱动电动汽车横向与侧倾综合控制。 2.如权利要求1所述自动驾驶分布式驱动电动汽车横向与侧倾综合控制方法，其特征在于在步骤1)中，所述通过车载传感系统实时获取自动驾驶分布式驱动电动汽车的行驶运动状态信息及参考路径信息的具体步骤为： (1)通过车载GPS系统实时获取车辆的纵向速度、横向速度和横摆角速度； (2)通过车载CCD系统实时获取预瞄点处参考路径的切线方向与车辆前进方向之间的方位偏差信息、预瞄点处车辆到参考路径的横向距离偏差信息； (3)对由GPS和CCD系统获取的自动驾驶分布式驱动电动汽车的行驶运动状态信息及参考路径信息进行信息融合。 3.如权利要求1所述自动驾驶分布式驱动电动汽车横向与侧倾综合控制方法，其特征在于在步骤2)中，所述建立描述参数不确定性和时变特性的自动驾驶分布式驱动电动汽车Takagi-Sugeno模糊横向控制模型的具体步骤为： (1)忽略自动驾驶分布式驱动电动汽车的垂直运动和俯仰运动，建立描述自动驾驶分布式驱动电动汽车横向、横摆和侧倾动力学特性的的三自由度动力学模型； (2)基于预瞄点处参考路径的切线方向与车辆前进方向之间的方位偏差信息和预瞄点处车辆到参考路径的横向距离偏差信息，建立自动驾驶分布式驱动电动汽车的运动学模型； (3)考虑自动驾驶分布式驱动电动汽车的执行器存在偏置故障和部分失效故障问题，构建自动驾驶分布式驱动电动汽车的执行器故障模型； (4)结合自动驾驶分布式驱动电动汽车的三自由度动力学模型和运动学模型，考虑侧倾效应和执行器故障，建立描述参数不确定和时变特性的自动驾驶分布式驱动电动汽车Takagi-Sugeno模糊横向控制模型。 4.如权利要求1所述自动驾驶分布式驱动电动汽车横向与侧倾综合控制方法，其特征在于在步骤3)中，所述设计基于Takagi-Sugeno模糊横向控制模型的自动驾驶分布式驱动电动汽车鲁棒控制策略，实现横向与侧倾耦合运动的多目标协同控制，求解出行驶所需要的前轮转角和附加横摆力矩的具体步骤为： (1)设计自动驾驶分布式驱动电动汽车横向与侧倾综合的鲁棒H∞状态反馈控制构型； (2)将所设计的鲁棒H∞状态反馈控制构型代入自动驾驶分布式驱动电动汽车的Takagi-Sugeno模糊横向控制模型，分析自动驾驶分布式驱动电动汽车闭环控制系统的稳定性； (3)推导自动驾驶分布式驱动电动汽车横向与侧倾鲁棒H∞状态反馈综合控制器存在可行解的线性矩阵不等式条件，得到满足自动驾驶分布式驱动电动汽车闭环系统H∞性能的反馈增益矩阵。 5.如权利要求1所述自动驾驶分布式驱动电动汽车横向与侧倾综合控制方法，其特征在于在步骤4)中，所述构建自动驾驶分布式驱动电动汽车的Takagi-Sugeno模糊观测器的具体步骤为： (1)设计用于估计自动驾驶分布式驱动电动汽车的侧倾角和侧倾角速度的Takagi-Sugeno模糊观测器； (2)建立Takagi-Sugeno模糊观测器存在可行解的线性矩阵不等式条件，得到满足闭环系统H∞性能的观测器增益矩阵。 6.如权利要求1所述自动驾驶分布式驱动电动汽车横向与侧倾综合控制方法，其特征在于在步骤5)中，所述将期望附加横摆力矩分配至所有轮胎执行器，设计自动驾驶分布式驱动电动汽车附加横摆力矩的最优分配控制方法，求解出所需的轮胎纵向力，通过轮毂电机控制实现对轮胎纵向力的跟踪控制的具体步骤为： (1)建立自动驾驶分布式驱动电动汽车附加横摆力矩的优化分配的数学模型，采用遗传算法求解自动驾驶分布式驱动电动汽车附加横摆力矩的最优分配问题，得到附加轮胎纵向力； (2)建立附加纵向轮胎力与车轮半径、轮毂电机的附加外部扭矩之间的关系，通过轮毂电机控制实现对轮胎附加纵向力的跟踪控制。
所属类别：	发明专利