[发明专利]一种基于分段T-S模糊模型的车辆稳定性控制器设计方法

权利要求书

1.一种基于分段T-S模糊模型的车辆稳定性控制器设计方法，其特征在于，包括以下方法：

步骤一、根据车辆动力学，搭建车辆三自由度非线性模型并且进行分析；

步骤二、采用自适应线性回归算法，将车辆三自由度非线性模型转换为5个车辆三自由度线性模糊子系统；

步骤三、根据驾驶员操纵整车使用的驱动踏板开度信号、制动踏板开度信号、方向盘转向角度信号辨识驾驶员的期望驾驶意图；

步骤四、为每个线性模糊子系统设计H∞动态输出反馈控制器，并使用线性阵不等式理论求解控制器参数；

步骤五、通过并行分布式补偿架构综合各模糊子系统输出，并结合基于规则的底层控制分配策略实现整车稳定性控制；

所述步骤一的具体方法如下：

11)设定车辆纵向速度v_x、侧向速度v_y、橫摆角速度ω为系统状态变量，即x＝[v_x,v_y,ω]^T；设定驾驶员输入的前轮转角δ为系统输入扰动，即w＝δ；

12)设定控制器施加在车辆质心处的纵向力F_ux、侧向力F_uy和橫摆力矩T_uz为系统控制输入，即u＝[F_ux,F_uy,F_uz]^T，则获得车辆三自由度非线性模型的系统状态空间方程为：

式中，x和分别表示系统状态变量和系统状态变量的微分；u表示系统控制输入；B表示系统输入矩阵；w表示系统输入扰动；B_w表示系统输入扰动矩阵；C表示系统输出矩阵；y表示系统输出；f(x)表示与系统状态变量相关的非线性函数；x₁、x₂和x₃分别对应系统状态变量中的车辆纵向速度v_x、侧向速度v_y和橫摆角速度ω；k₁和k₂分别表示整车前、后轴侧偏刚度；l_f和l_r分别表示车辆质心至前轴和后轴的距离；m表示整车簧上质量；I_z表示车辆绕Z轴的转动惯量；

13)系统中存在4组非线性因素，分别为x₂x₃,x₁x₃,分别选择非线性因素最高的纵向车速的倒数和出现频率最高的橫摆角速度x₃作为T-S模糊模型的模糊元素z₁和z₂；根据整车实际行驶运动状态，得到模糊元素的参数区间为：

z₂＝x₃∈[f₁,f₂],f₁＝-0.8rad/s；f₂＝0.8rad/s (4)

式中，z₁和z₂分别表示T-S模糊模型的第一和第二模糊元素；x₁和x₃分别表示对应系统状态变量中车辆纵向速度v_x和橫摆角速度ω；a₁和a₂分别表示第一模糊元素的上边界和下边界；f₁和f₂分别表示第二模糊元素的上边界和下边界；ε表示一个接近于0的正实数，设定为整车的最小车速的数值；

14)对橫摆角速度进行模糊化处理：

式中，R_j(z₂)表示关于第二个模糊因子z₂的占比值，j＝1,2；f_j表示第二模糊元素的边界，j＝1,2；

令u＝0，v_x＝u₀代入车辆三自由度非线性模型的系统状态空间方程，得到稳态车辆橫摆角速度增益：

式中，表示稳态车辆橫摆角速度增益；K表示稳定性因数；l_f和l_r分别表示车辆质心至前轴和后轴的距离；m表示整车簧上质量；k₁和k₂分别表示整车前、后轴侧偏刚度。