[发明专利]具有容错控制功能的盘式轮毂电机驱动车辆控制方法

权利要求书

1.一种具有容错控制功能的盘式轮毂电机驱动车辆控制方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：通过分析车辆的侧向、横摆和纵向运动，建立基于车辆动力学模型的车辆动力学空间状态方程；

S2、在步骤S1之后进行车辆行驶状态估计：采用双扩展卡尔曼滤波根据实际测量的车辆状态信息，对车辆侧偏角以及前、后轮转向刚度进行联合行驶状态估计；

S3、根据估计结果，进行容错控制：先引入执行器和转向增益矩阵描述执行器故障和转向故障；采用两级分层控制结构实现车辆的容错控制，其中，上层控制采用自适应滑膜控制，决策汽车动力学需要的横摆力矩和车辆纵向力，跟踪需求的车辆运动；下层控制采用优化分配算法，协调各轮之间的转矩分配，实现上层控制器的控制效果。

2.根据权利要求1所述的具有容错控制功能的盘式轮毂电机驱动车辆控制方法，其特征在于步骤S3中，引入执行器和转向增益矩阵η＝diag(η₁,η₂,η₃,η₄,η₅,η₆)作为故障反馈信息对执行器故障和转向故障进行描述，η_i作为已知变量存在，代表执行器的失效程度，范围在[0,1]之间，当η_i＝1时，表示健康状态；η_i＝0时表示故障，失去全部控制权；0＜η_i＜1表示失效，失去部分控制权；η_i(i＝1,2,3,4)：i＝1时，η₁代表左前轮盘式轮毂电机的故障等级、i＝2时，η₂代表右前轮盘式轮毂电机的故障等级、i＝3时，η₃代表左后轮盘式轮毂电机的故障等级、i＝4时，η₄代表右后轮盘式轮毂电机的故障等级；η_i(i＝5,6)：i＝5时，η₅代表前轮转向故障的等级、i＝6时，η₆代表后轮转向故障的等级。

3.根据权利要求1所述的具有容错控制功能的盘式轮毂电机驱动车辆控制方法，其特征在于步骤S1中，分析车辆的侧向、横摆和纵向运动，建立基于车辆动力学的9自由度空间状态模型：

x＝[β γ V_x]^T；u＝[T_w1 T_w2 T_w3 T_w4 δ_f δ_r]^T；

其中：x表示状态变量、u表示输入变量、ε表示建模误差、A和B表示系数矩阵、β表示车辆侧偏角、γ表示车辆横摆角速度，V_x表示质心处纵向车速，T_wi表示车轮转矩，其中，i＝1时，T_wi代表左前轮；i＝2时，T_wi代表右前轮；i＝3时，T_wi代表左后轮；i＝4时，T_wi代表右后轮；δ_f表示前轮转角，δ_r表示后轮转角。

4.根据权利要求1所述的具有容错控制功能的盘式轮毂电机驱动车辆控制方法，其特征在于步骤S2中，利用步骤S1获取的车辆动力学模型进行车辆行驶状态估计，利用双扩展卡尔曼滤波方法，以相同的采样时间T建立车辆侧偏角、前轮转向刚度和后轮转向刚度的离散预测方程，实现无偏最小方差联合估计。

5.根据权利要求1所述的具有容错控制功能的盘式轮毂电机驱动车辆控制方法，其特征在于步骤S2中首先根据车辆动力学模型和前轮转角、后轮转角和横摆角速度的实测值对估计变量车辆侧偏角、前轮转向刚度和后轮转向刚度进行预测，同时预测估计误差；然后对变量和误差的预测值进行卡尔曼增益校正更新。