一种基于汽车理想轮速变化率的车轮防滑控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于汽车理想轮速变化率的车轮防滑控制方法，包括：1采集驱动车轮的转动角速度，并选取控制对象；2设计观测器，得到控制对象所受的地面力观测量；3根据控制对象所受的地面力观测量估计地面利用附着系数；4构建基于地面利用附着系数的控制对象的标准滑动率函数；5构建控制对象的轮速度变化率的计算函数；6根据控制对象的轮速度变化率的计算函数得到适用于各种类型路面的控制对象的理想轮速度变化率的计算函数；7设计控制器，以跟随控制对象的理想轮速度变化率为目标构建控制系统的成本函数；8求得用于汽车稳定性控制的最佳转矩。本发明专利技术适用于各种动力源汽车的驱动防滑控制和制动防抱死控制，以提高行车安全性。全性。全性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于汽车理想轮速变化率的车轮防滑控制方法


[0001]本专利技术涉及一种基于汽车理想轮速变化率的车轮防滑控制方法，具体涉及一种基于地面利用附着系数的观测量，获得汽车车轮的理想轮速变化率，并应用于汽车车轮防滑的稳定性控制方法。

技术介绍

[0002]汽车稳定性对保证行车安全性至关重要，驱动防滑控制和制动防抱死系统在抑制车轮发生滑动方面发挥着关键作用。汽车稳定性控制系统需要将驱动过程中车轮的轮加速度，以及制动过程中车轮的轮减速度，控制在与当前路面类型相匹配的最优边界范围内，但现有汽车车轮的轮速变化率的理论最优边界只适用于有限个典型路面，受路面材料、修建时间和环境气候等多方面因素的影响，有限个典型路面对应的汽车车轮的理想轮速变化率的实际应用具有局限性，因此，缺少涵盖各种路面情况、普适性强的汽车车轮的理想轮速变化率的计算方法，难以更好地应用于汽车的稳定性控制。

技术实现思路

[0003]本专利技术是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种基于汽车理想轮速变化率的车轮防滑控制方法，以期能适用于各种动力源汽车的驱动防滑控制和制动防抱死控制，用以提高行车安全性，同时为应用于无人驾驶汽车智能化整车稳定性控制的车轮理想轮速变化率找到优化边界，从而解决适用于各种类型路面的汽车车轮防滑的稳定性控制问题。
[0004]本专利技术为达到上述专利技术目的，采用如下技术方案：
[0005]本专利技术一种基于汽车理想轮速变化率的车轮防滑控制方法的特点在于，包括如下步骤：
[0006]步骤一，采集左驱动车轮的转动角速度ω
l
和右驱动车轮的转动角速度ω
r
，并选取较大转动角速度所对应的车轮作为主驱动车轮，并将所述主驱动车轮的转动角速度记为ω
ai
，较小转动角速度所对应的车轮作为主制动车轮，并将所述主制动车轮的转动角速度记为ω
bi
；其中，i∈{l,r}；
[0007]步骤二，设计观测器，并在汽车驱动过程中得到地面驱动力的观测量，在汽车制动过程中得到地面制动力的观测量；
[0008]步骤2.1、设计主驱动车轮的地面驱动力的观测器；
[0009]步骤2.2、设计主制动车轮的地面制动力的观测器；
[0010]步骤三，估计地面利用附着系数；
[0011]步骤3.1、根据主驱动车轮的地面驱动力的观测量估计主驱动车轮的地面利用附着系数
[0012]步骤3.2、根据主制动车轮的地面制动力的观测量估计主制动车轮的地面利用附着系数
[0013]步骤四，在汽车驱动过程中构建车轮的标准滑转率的计算函数，并在汽车制动过程中构建车轮的标准滑移率的计算函数；
[0014]步骤4.1、构建基于地面利用附着系数的主驱动车轮的标准滑转率的计算函数
[0015]步骤4.2、构建基于地面利用附着系数的主制动车轮的标准滑移率的计算函数
[0016]步骤五，构建车轮的轮速变化率的计算函数；
[0017]步骤5.1、根据主驱动车轮的滑转率定义式构建主驱动车轮的轮加速度的计算函数
[0018]步骤5.2、根据主制动车轮的滑移率定义式构建主制动车轮的轮减速度的计算函数
[0019]步骤六，构建车轮的理想轮速变化率的计算函数；
[0020]步骤6.1、根据主驱动车轮的轮加速度的计算函数构建适用于各种类型路面的主驱动车轮的理想轮加速度的计算函数并以地面利用附着系数为横坐标，以主驱动车轮的理想加速度为纵坐标构建汽车车轮理想加速度曲线；
[0021]步骤6.2、根据主制动车轮的轮减速度的计算函数构建适用于各种类型路面的主制动车轮的理想轮减速度的计算函数并以地面利用附着系数为横坐标，以主制动车轮的理想减速度为纵坐标构建汽车车轮理想减速度曲线；
[0022]步骤七，设计控制器，并在汽车驱动过程中以跟随主驱动车轮的理想轮加速度为控制目标，在汽车制动过程中以跟随主制动车轮的理想轮减速度为控制目标，构建控制系统的成本函数；
[0023]步骤7.1、构建汽车驱动过程中控制系统的成本函数J
a
(Δu
a
[k])；
[0024]步骤7.2、构建汽车制动过程中控制系统的成本函数J
b
(Δu
b
[k])；
[0025]步骤八，求解控制系统的成本函数，从而得到汽车驱动过程中的最佳驱动转矩，并得到汽车制动过程中的最佳制动转矩；
[0026]步骤8.1、得到汽车驱动过程中的当前k时刻作用在主驱动车轮上的最优转矩
[0027]步骤8.2、得到汽车制动过程中的当前k时刻作用在主制动车轮上的最优转矩
[0028]本专利技术所述的一种基于汽车理想轮速变化率的车轮防滑控制方法的特点也在于：所述步骤2.1中是利用式(1)设计主驱动车轮的地面驱动力的观测器：
[0029][0030]式(1)中：是主驱动车轮的转动角速度ω
ai
的观测量，是主驱动车轮的转动
角速度观测量的导数，是主驱动车轮的转动角速度的观测误差，并有是主驱动车轮的转动角速度的观测误差，并有是主驱动车轮的地面驱动转矩观测量，并有是主驱动车轮的地面驱动转矩观测量，并有是主驱动车轮的地面驱动力观测量，是主驱动车轮的地面驱动力观测量的导数，r是车轮的半径，T
ai
是作用在主驱动车轮上的转矩，是对主驱动车轮转动角速度的观测函数，是对主驱动车轮的地面驱动力的观测函数，I是车轮的转动惯量；
[0031]所述步骤2.2中是利用式(2)设计主制动车轮的地面制动力的观测器：
[0032][0033]式(2)中：是主制动车轮的转动角速度ω
bi
的观测量，是主制动车轮的转动角速度观测量的导数，是主制动车轮的转动角速度的观测误差，并有是主制动车轮的转动角速度的观测误差，并有是主制动车轮的地面制动转矩观测量，并有是主制动车轮的地面制动转矩观测量，并有是主制动车轮的地面制动力观测量，是主制动车轮的地面制动力观测量的导数，T
bi
是作用在主制动车轮上的转矩，是对主制动车轮转动角速度的观测函数，是对主制动车轮的地面制动力的观测函数。
[0034]所述步骤3.1中是利用式(3)估计主驱动车轮的地面利用附着系数
[0035][0036]式(3)中：F
azi
是地面对主驱动车轮的法向反作用力；
[0037]所述步骤3.2中是利用式(4)估计主制动车轮的地面利用附着系数
[0038][0039]式(4)中：F
bzi
是地面对主制动车轮的法向反作用力。
[0040]所述步骤4.1中是利用式(5)构建主驱动车轮的标准滑转率的计算函数
[0041][0042]式(5)中：c1和c2是根据不同类型的路面而确定的参数；
[0043]所述步骤4.2中是利用式(6)构建主制动车轮的标准滑移率的计算函数
[0044][0045]所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于汽车理想轮速变化率的车轮防滑控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，采集左驱动车轮的转动角速度ω
l
和右驱动车轮的转动角速度ω
r
，并选取较大转动角速度所对应的车轮作为主驱动车轮，并将所述主驱动车轮的转动角速度记为ω
ai
，较小转动角速度所对应的车轮作为主制动车轮，并将所述主制动车轮的转动角速度记为ω
bi
；其中，i∈{l,r}；步骤二，设计观测器，并在汽车驱动过程中得到地面驱动力的观测量，在汽车制动过程中得到地面制动力的观测量；步骤2.1、设计主驱动车轮的地面驱动力的观测器；步骤2.2、设计主制动车轮的地面制动力的观测器；步骤三，估计地面利用附着系数；步骤3.1、根据主驱动车轮的地面驱动力的观测量估计主驱动车轮的地面利用附着系数步骤3.2、根据主制动车轮的地面制动力的观测量估计主制动车轮的地面利用附着系数步骤四，在汽车驱动过程中构建车轮的标准滑转率的计算函数，并在汽车制动过程中构建车轮的标准滑移率的计算函数；步骤4.1、构建基于地面利用附着系数的主驱动车轮的标准滑转率的计算函数步骤4.2、构建基于地面利用附着系数的主制动车轮的标准滑移率的计算函数步骤五，构建车轮的轮速变化率的计算函数；步骤5.1、根据主驱动车轮的滑转率定义式构建主驱动车轮的轮加速度的计算函数步骤5.2、根据主制动车轮的滑移率定义式构建主制动车轮的轮减速度的计算函数步骤六，构建车轮的理想轮速变化率的计算函数；步骤6.1、根据主驱动车轮的轮加速度的计算函数构建适用于各种类型路面的主驱动车轮的理想轮加速度的计算函数并以地面利用附着系数为横坐标，以主驱动车轮的理想加速度为纵坐标构建汽车车轮理想加速度曲线；步骤6.2、根据主制动车轮的轮减速度的计算函数构建适用于各种类型路面的主制动车轮的理想轮减速度的计算函数并以地面利用附着系数为横坐标，以主制动车轮的理想减速度为纵坐标构建汽车车轮理想减速度曲线；步骤七，设计控制器，并在汽车驱动过程中以跟随主驱动车轮的理想轮加速度为控制目标，在汽车制动过程中以跟随主制动车轮的理想轮减速度为控制目标，构建控制系统的成本函数；步骤7.1、构建汽车驱动过程中控制系统的成本函数J
a
(Δu
a
[k])；步骤7.2、构建汽车制动过程中控制系统的成本函数J
b
(Δu
b
[k])；步骤八，求解控制系统的成本函数，从而得到汽车驱动过程中的最佳驱动转矩，并得到
汽车制动过程中的最佳制动转矩；步骤8.1、得到汽车驱动过程中的当前k时刻作用在主驱动车轮上的最优转矩步骤8.2、得到汽车制动过程中的当前k时刻作用在主制动车轮上的最优转矩2.根据权利要求1所述的一种基于汽车理想轮速变化率的车轮防滑控制方法，其特征在于：所述步骤2.1中是利用式(1)设计主驱动车轮的地面驱动力的观测器：式(1)中：是主驱动车轮的转动角速度ω
ai
的观测量，是主驱动车轮的转动角速度观测量的导数，是主驱动车轮的转动角速度的观测误差，并有是主驱动车轮的转动角速度的观测误差，并有是主驱动车轮的地面驱动转矩观测量，并有是主驱动车轮的地面驱动力观测量，是主驱动车轮的地面驱动力观测量的导数，r是车轮的半径，T
ai
是作用在主驱动车轮上的转矩，是对主驱动车轮转动角速度的观测函数，是对主驱动车轮的地面驱动力的观测函数，I是车轮的转动惯量；所述步骤2.2中是利用式(2)设计主制动车轮的地面制动力的观测器：式(2)中：是主制动车轮的转动角速度ω
bi
的观测量，是主制动车轮的转动角速度观测量的导数，是主制动车轮的转动角速度的观测误差，并有是主制动车轮的转动角速度的观测误差，并有是主制动车轮的地面制动转矩观测量，并有动车轮的地面制动转矩观测量，并有是主制动车轮的地面制动力观测量，是主制动车轮的地面制动力观测量的导数，T
bi
是作用在主制动车轮上的转矩，是对主制动车轮转动角速度的观测函数，是对主制动车轮的地面制动力的观测函数。3.根据权利要求2所述的一种基于汽车理想轮速变化率的车轮防滑控制方法，其特征在于：所述步骤3.1中是利用式(3)估计主驱动车轮的地面利用附着系数在于：所述步骤3.1中是利用式(3)估计主驱动车轮的地面利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：石琴，贺泽佳，贺林，魏宇江，王铭伟，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：