基于可拓演化博弈的分布式驱动电动汽车稳定性控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于可拓演化博弈的分布式驱动电动汽车稳定性控制方法，将主动前轮转向系统和直接横摆力矩系统协调控制，并通过优化分配轮胎的侧向力及纵向力实现分布式驱动电动汽车稳定性控制，该方法从动态交互的角度分析车辆稳定性控制，考虑到了稳定性控制系统中的不确定性，依据可拓演化博弈策略与所需附加横摆力矩将前轮转角与四轮驱动力进行协调控制，可以有效地提高车辆系统的稳定性和操纵性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
基于可拓演化博弈的分布式驱动电动汽车稳定性控制方法


[0001]本专利技术涉及车辆主动安全控制
，涉及一种控制方法，特别涉及一种基于可拓演化博弈的分布式驱动电动汽车稳定性控制方法。

技术介绍

[0002]分布式驱动电动汽车是指以动力电池作为能量源，由轮毂电机或轮边电机驱动的车辆。由于其减少了驱动环节的机械零部件，提高了驱动效率，进一步减小能量消耗。并且因其各驱动电机独立可控，可以实现各车轮扭矩的独立精确控制，为车辆主动安全控制提供了设计基础。
[0003]目前广泛应用的车辆主动安全控制装置包括：直接横摆力矩控制系统、电子稳定控制系统、制动防抱死系统、主动前轮转向系统以及主动悬架系统等。经研究，单个子系统控制车辆稳定性存在很大的局限性，含底盘多系统控制的底盘集成控制技术可以充分利用多个子系统控制器的优点，发挥子系统最大性能，实现更广域范围内的稳定性提升，引起不少学者的关注与研究。需要重点关注的核心问题是如何确定各子系统控制器的介入时机以及权重的分配值。不少研究采用固定比例或采用固定规则进行切换策略，显然无法实现协调控制性能的最优，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可拓演化博弈的分布式驱动电动汽车稳定性控制方法，其特征在于，将主动前轮转向系统和直接横摆力矩系统协调控制，并通过优化分配轮胎的侧向力及纵向力实现分布式驱动电动汽车稳定性控制，具体包括以下步骤：S1：获取车辆行驶时的各状态数据并进行可拓相平面论域划分；所述车辆状态数据包括车速、前轮转角、横摆角速度、质心侧偏角、轮速；依据此时路面的附着系数和车速确定对应的质心侧偏角
‑
质心侧偏角速度可拓相平面参数；利用双线法确定相平面的最大稳定区域边界质心侧偏角值，并依据横摆角速度增益稳态时的前轮转角带入车辆模型来确定稳态质心侧偏角值；采用所述稳态质心侧偏角和最大稳定区域质心侧偏角分别作为可拓相平面经典域和非域的划分边界，建立车辆状态的可拓相平面并作为稳定区域划分；S2：依据所述区域划分，利用此时车辆状态在可拓相平面中的位置计算此时的可拓关联度函数值；依据此时车辆可拓关联度函数值来实现车辆行驶的稳定性状态和对应控制域的判定,所述稳定性状态即为可拓相平面的三个论域，分别对应三个协调控制方式不同的控制域；S3：分析需要协调的两个车辆稳定性控制子系统，即量化分析主动前轮转向系统以及直接横摆力矩系统在不同车辆运行状态下的偏好以及对车辆系统的影响，做出演化博弈系统假设；S4：依据所述演化博弈假设，考虑主动前轮转向系统以及直接横摆力矩系统产生横摆力矩的性能、产生横摆力矩性能的持续性、系统执行机构的经济性以及对纵向车速的影响性，确定演化博弈收益矩阵并求出主动前轮转向系统以及直接横摆力矩系统在不同工作状态下的收益与平均收益方程；S5：依据所述稳定性状态判定结果、所述演化博弈假设模型及博弈收益矩阵，采用复制动态模拟机制建立复制动态方程数学表达式，通过数值模拟分析主动前轮转向系统与直接横摆力矩系统在不同论域内的演化稳定策略，确定执行系统间协调控制的协调分配值；S6：基于模型预测控制计算稳定性控制所需的附加横摆力矩依据所述附加横摆力矩以及所述协调策略确定车辆此刻的附加横摆力矩数值并按照所述协调分配至主动前轮转向系统与直接横摆力矩系统执行系统，以实行车辆稳定性协调控制；S7：根据稳定性控制所需的横摆力矩以及协调控制策略设计主动前轮转向系统与直接横摆力矩系统，将上一步骤求得的附加横摆力矩按协调比例分配给主动转向系统与直接横摆力矩系统并进行跟踪控制和执行器输出。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中的最大稳定区域边界质心侧偏角值、稳定质心侧偏角值计算具体为：基于车辆模型，得到μ＝0.6，u＝60km/h时的相位图，对其进行可拓域与非域边界的划分，根据非域表达式可得边界线为：
式中，β2＝0.1485rad，k＝
‑
4.3446，β为车辆当前状态下的质心侧偏角；确定横摆角速度增益稳态时的前轮转角δ
f0
，将其带入车辆模型中求解此转角下稳态的质心侧偏角β1，结果为β1＝0.02rad。将过(
±
β1,0)平行于非域边界的直线作为经典域与可拓域边界：3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2中车辆状态在所述可拓相平面中的位置计算此时的可拓关联函数值：其中，D(ψ,X,X0)＝ρ(ψ,X0)
‑
ρ(ψ,X)，ρ(ψ,X)＝|ψ|
‑
β1，ρ(ψ,X0)＝|ψ|
‑
β2，ρ(ψ,X)表示任意特征量到经典域X＝[
‑
β1,β1]的可拓距，ρ(ψ,X0)表示任意特征量到正域X0＝[
‑
β2,β2]的可拓距，β表示可拓控制器论域的边界，β1为所述稳态横摆角速度增益的质心侧偏角，β2为所述最大稳定边界质心侧偏角，依据此时车辆可拓关联度函数值来实现车辆行驶的稳定性状态和对应控制域的判定,所述稳定性状态即为可拓相平面的三个论域，分别对应三个协调控制方式不同的控制域，具体包括：经典域：M1＝{ψ|K(ψ)≥1}；可拓域：M2＝{ψ|1>K(ψ)>0}；非域：M3＝{ψ|K(ψ)≤0}。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3分析主动前轮转向系统以及直接横摆力矩系统在不同车辆运行状态下的偏好以及对车辆系统的影响，做出演化博弈系统的假设，具体包括：对博弈系统进行假设，将主动前轮转向和直接横摆力矩之间存在的四种博弈策略分为：{工作、工作}、{工作、不工作}、{不工作、工作}和{不工作、不工作}；设定主动前轮转向系统采取“工作”策略的比例为x(0≤x≤1)，采取“不工作”策略的比例为1
‑
x，y(0≤y≤1)及1
‑
y分别为直接横摆力矩系统采取“工作”、“不工作”策略的比例。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S4依据所述演化博弈假设，考虑产生横摆力矩的性能、产生横摆力矩性能的持续性、系统执行机构的经济性以及对纵向车速的影响性，确定演化博弈收益矩阵具体为：
其中，H、B为主动前轮转向系统和直接横摆力矩系统的收益矩阵，各矩阵的第一行和第二行分别表征主动前轮转向系统工作和不工作的状态下的各自的收益，第一列和第二列分别表征直接横摆力矩系统工作和不工作状态下的各自的收益，F为车辆系统获得的稳定性收益；R1、P1为系统的性能持续性收益，R2、P2为系统的稳定性收益，C1、W1为系统对车辆速度的影响，C2、W2为系统执行机构成本，T为状态判定的时间成本，Q为系统都不工作的稳定性惩罚。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S4中主动前轮转向系统以及直接横摆力矩系统在不同工作状态下的收益与平均收益方程具体为：结合主动前轮转向系统的收益矩阵，同时设主动前轮转向系统采取“工作”策略的期望收益和“不工作”策略的期望收益分别为u
1A
、u
1B
，平均收益为则：结合直接横摆力矩的收益矩阵，同时设直接横摆力矩系统采取“工作”策略的期望收益和“不工作”策略的期望收益分别为u
2A
、u
2B
，平均收益为则：7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S5中采用复制动态模拟机制建立复制动态方程数学表达式具体为：复制动态方程数学表达式如下：式中，在第J群体J(j＝1,2,3......,K)中选择策略i的个体数占群体总数的比例为选择策略i的个体所获得的期望收益或适应度为f(s
ij
,x)，混合群体的平均期望收益或适应度为f(x
j
,x
‑
j
)；结合主动前轮转向系统和直接横摆力矩系统的收益，采用复制动态模拟机制，根据Malthusian方程以及所述收益方程，构建采取“工作”策略的主动前轮转向系统和直接横摆力矩系统的复制动态方程，分别为：
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S5中，依据所述稳定性状态判定结果、所述演化博弈模型、所述主动前轮转向和直接横摆力...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵轩，郑字琛，王姝，余强，刘悦，李兆柯，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：