电动轮汽车转向路感及整车稳定性控制方法技术

本发明专利技术提供了一种电动轮汽车转向路感及整车稳定性控制方法，先建立转向及整车系统动力学模型，然后设计理想转向路感特性图，再求解转向路感控制器，为驾驶员提供合适大小的转向路感，最后求解整车稳定性控制器，使整车在各种工况下保持稳定行驶。本发明专利技术考虑到外界干扰、路面参数变化、传感器噪声等因素，进行鲁棒混合路感控制；再综合路感控制对汽车状态的影响，进行整车稳定性鲁棒控制。从而能有效改善电动轮汽车的转向路感和操纵稳定性。

The sense of steering road and the control method of the stability of the vehicle

【技术实现步骤摘要】
电动轮汽车转向路感及整车稳定性控制方法
本专利技术涉及转向系统领域，具体是一种电动轮汽车转向路感及整车稳定性控制方法。
技术介绍
转向路感控制策略所依托的转向系统结构见附图1，其结构简单，没有复杂的机械连接，又因其以电机作为动力源，故响应速度快，经济性高，易于精确控制，能为驾驶员提供良好的路感，对整车行驶稳定性影响相对较小且能通过有效措施予以消除，是未来发展智能车和无人驾驶汽车的关键技术。然而，当下对电动轮汽车转向路感和稳定性的研究比较少。仅有的研究主要关注转向效率和整车机动性，其路感控制要么无法同时兼顾中低车速和高车速，要么对路面参数的鲁棒性不强；在稳定性控制方面，也未能彻底解决路感对整车稳定性的耦合影响。基于以上的介绍，本专利技术提出鲁棒混合路感控制和整车稳定性鲁棒控制，以改善电动轮汽车的转向路感和操纵稳定性。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术的问题，提供了一种电动轮汽车转向路感及整车稳定性控制方法，考虑到外界干扰、路面参数变化、传感器噪声等因素，进行鲁棒混合路感控制；再综合路感控制对汽车状态的影响，进行整车稳定性鲁棒控制。从而能有效改善电动轮汽车的转向路感和操纵稳定性。本专本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动轮汽车转向路感及整车稳定性控制方法，其特征在于包括以下步骤：1)建立转向及整车系统动力学模型；2)设计理想转向路感特性图；3)求解转向路感控制器，利用传感器测量得到实时车速u和前轮转角δf，传送给理想转向路感特性图，然后通过差值得到与实时车速u和前轮转角δf对应的理想转矩传感器示值Tfan1

【技术特征摘要】
1.一种电动轮汽车转向路感及整车稳定性控制方法，其特征在于包括以下步骤：1)建立转向及整车系统动力学模型；2)设计理想转向路感特性图；3)求解转向路感控制器，利用传感器测量得到实时车速u和前轮转角δf，传送给理想转向路感特性图，然后通过差值得到与实时车速u和前轮转角δf对应的理想转矩传感器示值Tfan1*；接着转向路感控制器接收Tfan1*和传感器的实际转矩值Tfan1，输入到基于H∞混合灵敏度算法的转向路感控制器中，得到控制输出ΔIf，从而使两前轮产生既定的驱动转矩差ΔTf，地面对两前轮的纵向驱动力大小不同，它们作用于转向系统使转向输出轴产生转角增量Δθc，使得转矩传感器的实际值将朝着理想值变化，即为驾驶员提供合适大小的转向路感；4)求解整车稳定性控制器，将实时车速u和前轮转角δf输入到参考模型中，得到理想横摆角速度r*，该理想值与车辆的实际横摆角速度r做差产生误差信号，输入到基于H2/H∞混合算法的整车稳定性控制器，控制器输出指令后，两后轮轮毂电机分配到电流I3、I4，得到的两后轮驱动转矩差ΔTr作为补偿值作用于整车模型，使整车产生横摆角速度增量Δr，最后，Δr同外界干扰一起被横摆角速度传感器测得并输出为实际横摆角速度信号，使整车在各种工况下保持稳定行驶。2.根据权利要求1所述的电动轮汽车转向路感及整车稳定性控制方法，其特征在于，步骤1)所述的转向及整车系统动力学模型包括转向系统动力学模型、整车模型、参考模型。其中，转向系统动力学模型包括转向盘和输入轴模型、转矩传感器模型、转向输出轴模型、齿轮齿条模型，分别如下所示。转向盘和输入轴模型式中，J1为转向盘的转动惯量，θsw为转向盘的转动角度，Td为驾驶员输入力矩，B1为转向盘转动阻尼，Tfan1为转矩传感器信号；转矩传感器模型Tfan1＝Kfan1(θsw-θc)式中，Kfan1为转矩传感器敏感系数，θc为转向输出轴的旋转角度；转向输出轴模型式中，Jc是转向输出轴转动惯量，Bc是转向输出轴转动阻尼，Tfan2是转向器对转向输出轴的反作用力矩，n1为转向输出轴到前轮的机械传动比，ΔTzx为两前轮纵向驱动力绕各自主销力矩之差，且有ΔTzx＝ΔTfd/Rw，ΔTf为两前轮驱动转矩之差，d为前轮主销偏移距，Rw为前轮滚动半径；齿轮齿条模型xr＝θc·rp式中，Mr为齿条的质量，xr为齿条位移，rp为齿轮半径，Br为齿条运动阻尼系数，Ff为外界给齿条的阻力，可简化成Ff＝Krxr+Fδ的形式，Kr为转向阻力对齿条的等效刚度，Fδ为路面随机干扰折合到转向器的值；整车模型式中，Fx_fl和Fy_fl左前轮所受的纵向力和侧向力，Fx_fr和Fy_fr是右前轮所受的纵向力和侧向力，Fx_rl和Fy_rl是左后轮所受的纵向力和侧向力，Fx_rr和Fy_rr是右后轮所受的纵向力和侧向力，u、v、r分别为汽车质心沿x轴、y轴的线速度和横摆角速度，Iz为汽车绕z轴的转动惯量，δ为前轮转角，Ff为汽车沿纵向所受行驶阻力，其大小与车速、胎压等有关，可由试验加以确定；参考模型跟踪目标r*是指车辆转向过程中的稳态r，可以由下式得到：式中，Gr(s)是从前轮转角到跟踪目标的传递函数，a0＝KfKr(a+b)2+(Kfa-Krb)mu2，b0＝KfKr(a+b)u，上式的r*是在良好路面上的横摆角速度，所以此时的r*代表了汽车在良好路面稳定转向行驶的状态，可以作为所设计控制器的跟踪目标。3.根据权利要求1所述的电动轮汽车转向路感及整车稳定性控制方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张子俊，赵万忠，王春燕，周小川，栾众楷，樊密丽，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32