[发明专利]一种四轮转向智能汽车伪解耦控制器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种四轮转向智能汽车伪解耦控制器及其控制方法，在智能感知外部环境和观测内部参数的基础上，首先建立四轮转向智能汽车原模型，再建立右逆模型，以串联方式置于原模型左侧，四轮转向智能汽车原模型和右逆模型共同构成伪解耦系统；然后建立四轮转向智能汽车有限时间稳定度模型，用于四轮转向智能汽车的有限时间稳定度观测，再建立四轮转向智能汽车有限时间模型失配度模型，用于四轮转向智能汽车原模型和右逆模型的失配程度观测，最后设计转向控制决策模块，根据外部环境感知和内部参数观测，以及有限时间稳定度和有限时间模型失配度两个特征参数，做出是否转向和控制参数的决策，提高四轮转向智能汽车转向控制性能和智能化水平。

技术领域

本发明涉及一种四轮转向智能汽车转向控制领域，尤其涉及基于有限时间稳定度和模型失配度的四轮转向智能汽车伪解耦控制器及其控制方法。

背景技术

四轮转向智能汽车是前后轮胎均能执行转向功能的智能汽车，是基于环境感知、计算机、自动化和人工智能的高新科技产品，具有低速转向时灵敏度高，高速转向时操纵性好等特点，未来将为汽车产业有效解决稳定、安全、灵活、节能和环保问题，比如智能行驶状态下的稳定性判断、事故避免和油耗降低，以及更加灵活的行驶策略，比如四轮转向纯电动汽车和新能源汽车，可以提高驾驶灵活性和行驶安全性，有效降低能源消耗和减少有害气体排放，比如智慧交通模式下的能耗节约和排放降低，从而使汽车产业能够在节能环保的同时满足稳定、安全和舒适等多种需求。

四轮转向智能汽车的动态模型中存在横向速度、横摆角速度的强耦合，存在前轮侧偏刚度、后轮侧偏刚度、纵向速度等时变参数，存在转向系统和悬架系统等未建模动态，四轮转向智能汽车的转向控制是一个存在强耦合、多时变参数和未建模动态的控制问题。传统的四轮转向控制方法，没有很好地协调解决变量耦合和参数时变导致的稳定度变化、模型失配等特征问题，在实现解耦控制的同时很少关注参数的变化对被控系统影响，或者基于被控系统的不变参数模型设计解耦控制器，没有考虑被控系统中的参数变化和未建模动态所导致的稳定程度变化和模型失配问题。现代社会对智能汽车的控制性能提出了越来越高的要求，对于具有更高操控裕度的四轮转向智能汽车，在智能感知车辆内外部环境参数的基础上，如何解决状态变量之间的耦合问题，以实时观测被控系统有限时间稳定度和有限时间模型失配度两个有限时间特征参数为决策依据，做出是否转向和控制参数的选择决策，提高四轮转向智能汽车转向控制性能，是一个急待解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于有限时间稳定度和模型失配度的四轮转向智能汽车伪解耦控制器及其控制方法，在智能感知车辆外部环境和观测内部参数的基础上，首先建立四轮转向智能汽车原模型，基于原模型建立四轮转向智能汽车右逆模型，以串联方式放置于原模型的左侧，四轮转向智能汽车原模型和四轮转向智能汽车右逆模型共同构成伪解耦系统，也就是说，右逆模型将原模型伪解耦为一阶横摆角速度子系统和一阶横向速度子系统，实现对四轮转向智能汽车的伪解耦控制，然后建立四轮转向智能汽车有限时间稳定度模型，用于四轮转向智能汽车的有限时间稳定度观测，再建立四轮转向智能汽车的有限时间模型失配度模型，用于四轮转向智能汽车原模型和右逆模型的模型失配程度观测，最后设计转向控制决策模块，根据外部环境感知和内部参数观测的信息，以及有限时间稳定度和有限时间模型失配度两个特征参数数据，做出是否转向和控制参数的选择决策，提高四轮转向智能汽车转向控制性能和智能化水平。

本发明基于有限时间稳定度和模型失配度的四轮转向智能汽车伪解耦控制器的技术方案是：包括外部环境感知模块，内部参数观测模块，四轮转向智能汽车原模型，四轮转向智能汽车右逆模型，有限时间稳定度观测模型，有限时间模型失配度观测模型，转向决策控制模块。

所述外部环境感知模块用于获取汽车行驶的车道信息、交通标志、附近车辆、行人信息，并将信息传送给转向决策控制模块；