[发明专利]一种基于饱和自适应的车辆横摆稳定控制方法

说明书

一种基于饱和自适应的车辆横摆稳定控制方法，属于车辆稳定控制领域，解决了现有车辆横摆稳定控制方法因未考虑车辆横摆稳定执行器的饱和问题而导致自身控制效果不理想的问题。本发明所述的基于饱和自适应的车辆横摆稳定控制方法包括建立车辆转弯时的二自由度车辆横摆动力学模型的步骤、根据二自由度车辆横摆动力学模型设计基于饱和自适应的车辆横摆稳定控制器的步骤以及通过基于饱和自适应的车辆横摆稳定控制器来调节车辆的直接横摆力矩，使车辆横摆角速度跟踪其参考稳态值的步骤。本发明所述的基于饱和自适应的车辆横摆稳定控制方法特别适用于对车辆进行横摆稳定控制。

技术领域

本发明涉及一种车辆横摆稳定控制方法，属于车辆稳定控制领域。

背景技术

在车辆转弯的过程中，车辆会直接产生横摆角速度。当车速超出临界值时，车辆的横摆角速度增益将急剧增大，进而导致车辆发生侧滑或甩尾等危险工况。这些危险的不稳定的工况会严重影响车辆的行驶稳定性以及威胁车内人员的人身安全。因此，在车辆转弯的过程中，十分有必要对车辆进行横摆稳定控制。

现有的车辆横摆稳定控制方法通常为：车辆横摆稳定控制器控制车辆横摆稳定执行器，使得车辆横摆角速度对其参考稳态值进行跟踪，进而在一定程度上保证了车辆转弯时的行驶稳定性。

然而，现有的车辆横摆稳定控制方法并未考虑车辆横摆稳定执行器的饱和问题。当车辆在低附着路面转弯时，车辆产生的直接横摆力矩会发生饱和，从而导致车辆横摆稳定的控制效果的降低。

发明内容

本发明为解决现有车辆横摆稳定控制方法因未考虑车辆横摆稳定执行器的饱和问题而导致自身控制效果不理想的问题，提出了一种基于饱和自适应的车辆横摆稳定控制方法。

本发明所述的基于饱和自适应的车辆横摆稳定控制方法包括：

步骤一、建立车辆转弯时的二自由度车辆横摆动力学模型；

步骤二、根据二自由度车辆横摆动力学模型设计基于饱和自适应的车辆横摆稳定控制器；

步骤三、通过基于饱和自适应的车辆横摆稳定控制器来调节车辆的直接横摆力矩，进而保证车辆横摆角速度对其参考稳态值的跟踪。

作为优选的是，二自由度车辆横摆动力学模型为：

式中，β为车辆质心侧偏角，m为车辆质量，v为车速，c_f为车辆前轮侧偏刚度，c_r为车辆后轮侧偏刚度，b为车辆质心到后轴的距离，a为车辆质心到前轴的距离，γ为车辆横摆角速度，δ_f为车辆前轮转角；

I_z为车辆绕垂直轴的转动惯量，M为直接横摆力矩。

作为优选的是，车辆横摆稳定控制器通过车辆横摆稳定执行器来控制车辆的直接横摆力矩，所述直接横摆力矩即为车辆横摆稳定执行器的实际输出值；

基于饱和自适应的车辆横摆稳定控制器的模型为：

式中，u_y为车辆横摆稳定执行器的参考输出值，为车辆绕垂直轴的转动惯量的估计值，γ_r为车辆参考稳态横摆角速度，e为车辆横摆角速度的跟踪误差；

ζ为M_△经滤波器的滤波值，M_△为车辆横摆稳定执行器的实际输出值与参考输出值的差值，k_ζ为滤波器参数；

r₀、k_γ、k₀和σ分别为第一设计参数、第二设计参数、第三设计参数和第四设计参数，四者均大于0，且满足