[发明专利]基于主动悬架辅助的汽车防抱死制动系统的非线性鲁棒控制方法

说明书

基于主动悬架辅助的汽车防抱死制动系统的非线性鲁棒控制方法，属于非线性控制领域，解决了现有的基于门限值控制方法的汽车防抱死制动系统不能最优化缩短制动距离和导致车轮轮速波动的问题。所述方法包括分别建立平动车体的动力学方程、处于制动状态下的单个滚动车轮的数学模型和主动悬架的数学模型的步骤、设计基于障碍李雅普诺夫函数的防抱死制动系统的非线性鲁棒控制器的步骤、设计主动悬架控制器的步骤、确定所述非线性鲁棒控制器和主动悬架控制器的最优参数的步骤和同时采用最优参数的非线性鲁棒控制器和主动悬架控制器分别对汽车防抱死制动系统和主动悬架进行控制的步骤。本发明所述的方法适用于对汽车防抱死制动系统进行控制。

技术领域

本发明涉及一种汽车防抱死制动系统的非线性鲁棒控制方法，属于非线性控制领域。

背景技术

在汽车制动的过程中，由于车轮制动力矩过大会造成车轮抱死情况的发生。车轮抱死不仅会使车轮失去转向能力，而且会拉长汽车的制动距离，增加制动时间。因此，车轮抱死是非常危险的作业工况，会给驾驶员以及行人带来一定的安全隐患。因此，需要对车轮制动力矩进行控制，以防止车轮抱死。

现有的汽车防抱死制动系统通常采用门限值控制方法对车轮制动力矩进行控制，但是该控制方法无法使轮胎—路面利用附着系数最大化，不能最优化缩短制动距离。除此之外，该控制方法还会使车轮的轮速出现波动，进而影响汽车的制动过程。

发明内容

本发明为解决现有的基于门限值控制方法的汽车防抱死制动系统不能最优化缩短制动距离和导致车轮轮速波动的问题，提出了一种基于主动悬架辅助的汽车防抱死制动系统的非线性鲁棒控制方法。

本发明所述的基于主动悬架辅助的汽车防抱死制动系统的非线性鲁棒控制方法包括：

步骤一、分别建立平动车体的动力学方程、处于制动状态下的单个滚动车轮的数学模型和主动悬架的数学模型；

步骤二、根据平动车体的动力学方程和处于制动状态下的单个滚动车轮的数学模型，设计基于障碍李雅普诺夫函数的防抱死制动系统的非线性鲁棒控制器；

步骤三、根据主动悬架的数学模型设计主动悬架控制器；

步骤四、确定所述非线性鲁棒控制器和主动悬架控制器的最优参数，在最优参数的非线性鲁棒控制器和主动悬架控制器的共同控制下，汽车的制动距离最短；

步骤五、同时采用最优参数的非线性鲁棒控制器和主动悬架控制器分别对汽车防抱死制动系统和主动悬架进行控制。

作为优选的是，所述步骤一包括：

步骤A、在忽略整车平动时受到的坡度阻力和空气阻力的情形下，根据牛顿第二定律，建立1/4整车在平动时的动力学方程：

其中，F_μ为车轮—路面利用附着力，m为1/4车体的质量，为车体加速度；

步骤B、建立处于制动状态下的单个滚动车轮的数学模型：

其中，R为车轮有效滚动半径，T_b为车轮的制动力矩，T_f为滚动阻力矩干扰，J为车轮组件转动惯量，ω为车轮旋转角速度；

步骤C、建立主动悬架的数学模型：

其中，z_s为悬架垂向位移，k_s为悬架刚度，z_w为轮胎垂向位移，c_s为悬架阻尼系数，u为主动悬架作动力，m_w为车轮质量，k_w为轮胎刚度，z_r为路面垂直位移。

进一步的是，所述步骤二包括：