[发明专利]一种考虑动载荷和路面附着系数的质心侧偏角估计方法

权利要求书

1.一种考虑动载荷和路面附着系数的质心侧偏角估计方法，其特征在于：所述估计方法包括以下步骤：

步骤一：根据附着系数μ＝1和名义载荷F_zf,F_zr下的侧向力与侧偏角关系的实验数据或由魔术公式轮胎模型得到的数据，确定侧向力线性分段模型的分段区间和分段数，分段区间为U_p,f(p＝0,±1,…,±(a+1))与U_q,r(q＝0,±1,…,±(a+1))，b＝f,r分别表示前轴、后轴车轮，分段数为c＝2(a+1)+1，a≥1；

步骤二：建立附着系数μ＝1和名义载荷F_zf,F_zr下前后轴车轮侧向力与车轮侧偏角α_f,α_r的PWA关系表达式：

其中，为前轴侧偏角为α_f,p时的侧向力，C_qr和d_qr采用相同的方法得到；

步骤三：建立附着系数μ1和名义载荷F_zf,F_zr下前后轴车轮侧向力与车轮侧偏角α_f,α_r的PWA关系表达式，引入变量和表征与以及与的关系：

步骤四：建立考虑动载荷，附着系数μ1情况下前后轴车轮侧向力与车轮侧偏角α_f,α_r的PWA关系表达式，转向时前后轴车轮动载荷分别为△F_zf,△F_zr：

其中，

步骤五：根据有效分区建立以前后轮侧偏角为状态变量的切换侧向动力学模型：

取满足α_f·α_r≥0，且α_f∈U_p,f，α_r∈U_q,r的分区标记p,q，并将＜p,q＞对映射为正整数，记θ＝{i|i＝1,2,...,n_pq}(n_pq＝2(a+2)(a+2)-1)，构建有效分区集θ；

取i∈θ，前后轮侧偏角α_f,α_r为状态量，建立切换侧向动力学模型：

其中，

其中，m,I_z分别表示车辆质量和绕z轴的转动惯量，v_x为纵向车速，M_z为横摆力矩，δ为车轮转向角，l_f,l_r为前后轴到质心的距离，L＝l_f+l_r；

步骤六：选取切换侧向动力学模型中的非线性项为前件变量，将切换侧向动力学模型转换为切换T-S模糊模型，根据式(6)设计切换模糊观测器，估计前后车轮侧偏角，根据车轮侧偏角与质心侧偏角的关系式，计算得到质心侧偏角的估计值，具体为：

1)定义η₁＝ζ_f(α_f,μ)φ_f,η₂＝ζ_r(α_r,μ)φ_r，则式(6)为

设η_1min≤η₁≤η_1max，η_2min≤η₂≤η_2max，将η₁和η₂分别表示为η₁＝M₁₁η_1max+M₁₂η_1min，η₂＝M₂₁η_2max+M₂₂η_2min，其中M₁₁,M₁₂M₂₁,M₂₂定义如下：

式(7)表示为

其中，A_ij,b_ij由η_1min,η_1max,η_2min,η_2max替代式(6)中A_i(η₁,η₂),b_i(η₁,η₂)内的η₁,η₂得到，

2)选择横摆率γ和侧向加速度a_y作为测量输出y

其中，

3)将式(9)、(10)离散化，有

其中，T_s为采样周期，

4)设观测器的形式为

其中，估计器增益L_il＝P^-1W_il通过求解以下优化问题得到：

5)根据步骤4)得到的估计值计算质心侧偏角的估计值

2.根据权利要求1所述的一种考虑动载荷和路面附着系数的质心侧偏角估计方法，其特征在于：所述步骤三中不同侧向力分区的ζ_f(α_f,μ)和ζ_r(α_r,μ)计算方法如下：

其中，