[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

说明书

本发明属于汽车技术领域，具体的说是一种基于分段T‑S模糊模型的车辆稳定性控制器设计方法。本发明设计了基于自适应线性回归算法的分段指导方法，指导T‑S模糊模型分段逼近车辆三自由度非线性模型内纵侧向运动的耦合特性，成功地将原始非线性系统转换为5个车辆三自由度线性模糊子系统。采用H∞动态输出反馈控制器为每个模糊子系统设计稳定性控制器，使用线性矩阵不等式求解H∞动态输出反馈控制器的参数。最后，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。本发明保证了整车稳定性控制过程中车辆保持良好的纵向跟驰能力和侧向稳定性，提高了车辆在恶劣道路环境下的行驶安全性。

技术领域

本发明属于汽车技术领域，具体的说是一种基于分段T-S模糊模型的车辆稳定性控制器设计方法。

背景技术

得益于众多车辆主动底盘控制技术的发展，例如差动制动、主动前轮转向、差动驱动等，车辆稳定性控制器对车辆失稳时的控制边界得到进一步的扩张。现有关于车辆稳定性的控制算法通常设定车辆纵向车速为恒定值，获取与车辆质心侧偏角和橫摆角速度有关的线性二自由度车辆动力学模型，大大降低车辆稳定性控制器的设计难度。

然而，在稳定性控制过程中，车辆的纵向车速并非一成不变，且纵向车速的变化会影响车辆侧向稳定性的控制性能。首先，车辆受到的侧向力在纵向方向上的分量将直接影响纵向车速的控制精度。其次，纵向车速的改变同样也会引起整车离心力的变化，进而影响车辆的侧向运动状态。最后，纵向加速度的变化将会对整车的垂向载荷进行再分配，进而改变车辆的侧向动力学特性。因此，在设计车辆稳定性控制器时，忽略车辆纵向和侧向耦合特性，将降低车辆的纵向跟驰能力和侧向稳定性。

发明内容

本发明提供了一种基于分段T-S模糊模型的车辆稳定性控制器设计方法，该设计方法保证了整车稳定性控制过程中车辆保持良好的纵向跟驰能力和侧向稳定性，提高了车辆在恶劣道路环境下的行驶安全性，解决了现有车辆稳定性控制存在的上述问题。

本发明技术方案结合附图说明如下：

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，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、横摆角速度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和横摆力矩T_uz为系统控制输入，即u＝[F_ux，F_uy，T_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：