[发明专利]一种控制参数可自动调节的电动车主动前轮转向控制方法

说明书

本发明公开了一种控制参数可自动调节的电动车主动前轮转向控制方法，属于新能源电动汽车控制领域。在该控制方法在极端工况下，可提高车辆的稳定性。主要步骤为：1，建立线性二自由度车辆动力学模型，通过模型计算车辆的理想横摆角速度，基于非连续控制技术，设计电动车主动前轮转向控制模块；2，建立观测器模块，估算控制输入中高频信号的平均值；3，建立自适应模块，根据平均值构造时变控制增益。本发明的优点：其一，车辆在极端环境下能快速自动做出应对反应，提高主动前轮转向系统的精度，减少交通事故的发生；其二，显著降低了传统终端滑模方法中的控制增益，减少了潜在的抖振问题；其三，所述控制方法结构简单，运算量小，便于实现。

技术领域

本发明涉及电动汽车主动前轮转向的控制策略，属于新能源电动汽车控制领域。

背景技术

相较于传统汽车，轮毂式电动汽车对底盘结构进行了简化，省略了大部分传统部件，提高了传动效率，并且其四个车轮的驱动或制动力独立可控。

主动前轮转向是指在车辆轮胎侧向力的线性范围内，通过执行机构给前轮施加一个不依赖于方向盘输入的附加转角，对汽车的转向角度进行修正，提高转向精度，实现主动式转向。主动前轮转向是一种介于传统的动力转向和线控转向之间的转向系统，它不仅具有机械式动力转向系统的结构基础而且它又具有线控转向的优点，主动地对车辆转向施加控制，保证车辆的稳定性。

早期的主动前轮转向控制主要以经典控制理论和现代控制理论为基础的线性控制方法，如PI控制器。后来，电动汽车的动力学具有典型的非线性特性，特别是在高速行驶时，具有强耦合特征。基于经典线性系统理论的控制方法很难进一步提高强耦合条件下的系统性能。基于此，人们尝试利用非线性控制方法提高车辆行驶的稳定性。如模糊控制、滑模理论、神经网络控制、鲁棒控制等算法相继被提出。从控制器连续的角度来看，上述线性和非线性控制方法可以分为连续控制和非连续控制。一般来说，连续控制方法具有控制平滑，易于实现等特点。但是，相对于非连续控制方法而言，基于连续控制方法的控制器对外部扰动和系统不确定的鲁棒性相对较弱。因此，在复杂工况条件下，基于连续控制方法的直接横摆力矩控制有时很难取得令人满意的控制效果。另一方面，非连续控制虽然具有很强的鲁棒性，能够很好的克服电动汽车动力学中的各种不确定和扰动，但是由于其控制器是不连续的，在控制时会产生大量抖振，甚至引起系统崩溃。所以提出一种抖振较小的非连续主动前轮转向控制方法是有必要的。

发明内容

为了解决目前电动汽车稳定性控制的问题，本发明提出了一种控制参数可自动调节的电动车主动前轮转向控制策略，提高了极端驾驶情况下的车辆稳定性。

本发明的技术方案为：

一种控制参数可自动调节的电动车主动前轮转向控制方法，包括步骤：

步骤1，构建含有扰动的线性二自由度车辆动力学模型，将其作为汽车运行过程中的参考模型，根据实际横摆角速度与理想横摆角速度的误差，采用非连续控制技术为实际车辆模型设计主动前轮转向控制器模块；

步骤2，根据实际横摆角速度与理想横摆角速度的误差，构造观测器模块来估算非连续控制器中高频信号的平均值；

步骤3，根据步骤2中估算的平均值，建立控制增益与外部扰动动态关系；

步骤4，根据步骤3建立的动态关系构造自适应模块，为主动前轮转向控制器模块提供随扰动变化的控制增益。

进一步，所述步骤1中，线性二自由度车辆动力学模型如下：

侧向动力学方程为

横摆动力学方程为