[发明专利]一种基于路面附着系数识别的目标优化转矩分配方法

说明书

本发明提供了一种基于路面附着系数识别的目标优化转矩分配方法，本发明通过车载传感器获取状态参数，利用Dugoff归一化轮胎模型计算出归一化的纵向轮胎力和侧向轮胎力，并建立非线性车辆模型；利用无迹卡尔曼滤波算法，识别路面附着系数，确定最小路面附着系数；构建横摆力矩预控制器，以前轮转角为判断信号，根据最小路面附着系数，调整车辆在转矩分配算法生效初始时的行驶速度；同时设计了一种着眼于整车稳定性的目标优化转矩分配算法，提出一个新的目标函数，该目标函数不仅隐含了轮胎利用率最低，同时还考虑了每个轮胎对产生横摆力矩的不同贡献；该转矩分配方法有助于在极限工况下，尤其是路面附着系数较低的情况下，改善车辆的稳定性。

技术领域

本发明涉及车辆稳定性控制技术，具体涉及一种基于路面附着系数识别的目标优化转矩分配方法。

背景技术

直接横摆力矩控制(Direct Yaw Moment Control)作为一种车辆主动安全技术，具有很高的可靠性和有效性。直接横摆力矩控制分为两层，上层为汽车横摆运动控制，用于获得当前车辆所需目标广义力，包括理想横摆力矩和纵向力；下层为汽车转矩分配控制，基于当前车辆所需理想横摆力矩对各驱动/制动执行器进行控制实现转矩分配，属于典型的控制分配问题。

当遇到路面附着系数较低的路况时，在极限工况下车辆的稳定性控制常常超出其物理极限，导致主动安全控制算法失效，这就需要在控制算法生效初始时对车辆的行驶状态进行平衡，如车速等关键因素，并优化控制算法以保证车辆运动的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于路面附着系数识别的目标优化转矩分配方法，来调整车辆在转矩分配算法生效初始时的行驶速度；同时设计了一种着眼于整车稳定性的目标优化转矩分配算法，提出一个新的目标函数，该目标函数不仅隐含了轮胎利用率最低，同时还考虑了每个轮胎对产生横摆力矩的不同贡献；该转矩分配方法有助于在极限工况下，尤其是路面附着系数较低的情况下，改善车辆的稳定性。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于路面附着系数识别的目标优化转矩分配方法，所述转矩分配方法包括以下步骤：

步骤S1、通过车载传感器直接获取分布式驱动电动汽车的方向盘转角δ_w，第i个车轮的转速ω_i，车辆的纵向加速度a_x，侧向加速度a_y以及横摆角速度r，车辆的纵向速度v_x，方向盘转角δ_w经过换算可以得到前轮转角δ；

步骤S2、通过Dugoff归一化轮胎模型，计算出第i个轮胎的归一化纵向轮胎力和归一化侧向轮胎力

步骤S3、结合归一化纵向轮胎力和归一化侧向轮胎力建立非线性车辆模型；

步骤S4、利用无迹卡尔曼滤波算法，计算获得第i个轮胎对应的路面附着系数μ_i，来确定最小路面附着系数μ_min；

步骤S5、以前轮转角δ为判断信号，根据最小路面附着系数μ_min，设计横摆力矩预控制器，在转矩分配算法生效初始时控制制动器降低车辆行驶速度；

步骤S6、采用目标优化转矩分配算法建立目标优化问题的目标函数；所述目标函数不仅隐含了轮胎利用率最低，同时还考虑了每个轮胎对产生横摆力矩的不同贡献；通过求解目标优化问题得到最优的纵向轮胎力，从而得到执行器作用在车轮上的最优输出转矩。

与现有技术相比，本发明的显著优点为：本发明根据路面附着系数自动调整车辆进行转矩分配初始时的行驶速度，防止因为车速过大而导致车辆稳定性控制超出物理极限；同时设计的目标优化转矩分配算法的目标函数，不仅隐含了传统的轮胎利用率最低，同时还考虑了每个轮胎对产生横摆力矩的不同贡献，即由于车辆重心的前移或者后移，各个轮胎的侧向轮胎力对产生横摆力矩的效果是不同的；该方法有助于在极限工况下，尤其是路面附着系数较低的情况下，改善车辆的稳定性。

附图说明