[发明专利]一种四轮独立线控转向电动汽车执行机构主动容错控制算法及系统

权利要求书

1.一种四轮独立线控转向电动汽车执行机构主动容错控制算法，其特征在于，包括：建立四轮独立转向汽车的车辆二自由度动力学模型、车辆参考模型、执行机构故障模型和设计间接自适应主动容错控制器；以车辆参考模型为跟踪目标进行自适应主动容错控制器的设计，根据执行机构故障模型推导出带有故障形式的主动容错控制器表达式，再根据Lyapunov函数推导出最终的主动容错控制器，实现对车辆参考模型的零质心侧偏角和修正横摆角速度的跟踪；

所述建立执行机构故障模型具体包括：

设表示线控转向执行机构中第i个执行器在第j个故障模式下的执行器故障信号，定义以下通用执行器故障模型：

其中，u_i(t)表示第i个执行器的控制输入，i＝1，2，3，4，j＝1…4，为失效因子，j为第j个故障模式，一共有4种故障模式，各故障模式的具体定义如说明书表1所示；和分别为失效因子的上界和下界，u_si(t)表示第i个执行器未知时变有界的卡死故障，定义为：

定义：

式中ρ^j＝diag[ρ^j₁,ρ^j₂,ρ^j₃,ρ^j₄]，σ^j＝diag[σ^j₁,σ^j₂,σ^j₃,σ^j₄]，j＝1,2,3,4，对于所有可能的故障模式，采用以下执行器故障模型：

u^F(t)＝ρu(t)+σu_s(t)，ρ＝diag[ρ₁，ρ₂，ρ₃，ρ₄]∈{ρ¹，ρ²，ρ³，ρ⁴} (17)。

2.根据权利要求1所述的一种四轮独立线控转向电动汽车执行机构主动容错控制算法，其特征在于，所述建立四轮独立转向汽车的车辆二自由度动力学模型具体包括：

首先建立车辆二自由度动力学模型：

其中：F_Yf是前轮侧向力，F_Yr是后轮侧向力；β是车体质心处的侧偏角；γ是车体质心处的横摆角速度；m是车辆质量；u_x是车辆的纵向速度；a是车辆质心到前轴的距离，b是车辆质心到后轴的距离；δ_f是车辆前轮转角，δ_r是车辆后轮转角，I_z是汽车绕z轴的转动惯量；

基于对轮胎侧偏特性的考虑，建立如下的近似线性模型：

F_Yf＝-C_fα_f，F_Yr＝-C_rα_r (3)

其中，C_f是前轮的侧偏刚度，C_r是后轮的侧偏刚度，α_f是前轮的侧偏角，α_r是后轮的侧偏角；车轮的侧偏角定义如下：

将式(3)和(4)带入系统运动方程(1)和(2)中可得四轮独立转向汽车的车辆二自由度动力学模型为：