[发明专利]一种基于终端滑模控制的网联商用车队列横纵向控制方法

权利要求书

1.一种基于终端滑模控制的网联商用车队列横纵向控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.考虑高速满载的商用车辆的动力学特征及行驶阻力，建立商用车质点动力学模型，且所述商用车质点动力学模型以车辆的纵向速度v_x、横向速度v_y、横摆角速度ω、前轮转动角速度ω_f、后轮转动角速度ω_r作为状态量，以期望的前轮转角δ_f和期望的总驱动力矩T_d作为控制量；

S2.建立商用车队列模型，所述商用车队列模型用于表征期望状态量与商用车实时反馈输出的实际状态量之间的误差，且所述商用车队列模型包括纵向误差跟随模型和横向车道保持模型；

S3.设计非奇异快速终端滑模控制器，且所述终端滑模控制器包括纵向控制器和横向控制器；

所述纵向控制器根据纵向期望状态量与商用车实时反馈输出的纵向实际状态量计算出纵向控制量，并将所述纵向控制量作用于车辆控制系统中，所述纵向控制量为期望的总驱动力矩T_d；

所述横向控制器根据横向期望状态量与商用车实时反馈输出的横向实际状态量计算出横向控制量，并将所述横向控制量作用于车辆控制系统中，所述横向控制量为期望的前轮转角δ_f。

2.根据权利要求1所述的一种基于终端滑模控制的网联商用车队列横纵向控制方法，其特征在于：所述商用车辆的行驶阻力包括纵向空气阻力F_wx和侧向空气阻力F_wy：

式中，C_x和C_y分别表示纵、侧向空气阻力系数；A_x和A_y分别表示纵、侧向迎风面积；ρ为空气密度。

3.根据权利要求2所述的一种基于终端滑模控制的网联商用车队列横纵向控制方法，其特征在于：所述商用车辆的动力学特征包括满载商用车高速运动过程中轮胎的非线性特征，且轮胎的非线性特征采用以下魔术公式计算：

y＝Dsin(Carctan(Bx-E(Bx-arctanBx)))；式中，

x为前、后轮轮胎滑移率k_f、k_r或者前、后轮轮胎侧偏角α_f、α_r；

y为前轮轮胎纵向力F_xf、后轮轮胎纵向力F_xr、前轮轮胎侧向力F_yf、后轮轮胎侧向力F_yr；

B,C,D,E为轮胎参数，分别表示刚度因子、形状因子、峰值因子、曲率因子。

4.根据权利要求3所述的一种基于终端滑模控制的网联商用车队列横纵向控制方法，其特征在于：所述商用车辆的动力学特征包括满载商用车高速运动过程中车辆的横纵向耦合特性，且所述商用车质点动力学模型表达为：

式中：v_x为纵向速度；v_y为横向速度；ω为横摆角速度；ω_f为前轮转动角速度；ω_r为后轮转动角速度；δ_f为期望的前轮转角；T_d为期望的总驱动力矩；m为整车总质量、I_z为车辆绕Z轴的转动惯量、a和b为车辆前、后轴到质心的距离；J_f和J_r为前、后轮的转动惯量；T_df和T_dr为总驱动力矩T_d分配到前、后轮的驱动力矩；F_xf为前轮轮胎纵向力；F_xr为后轮轮胎纵向力；F_yf为前轮轮胎侧向力；F_yr为后轮轮胎侧向力；r为车轮滚动半径；F_wx和F_wy作为行驶过程的纵、侧向空气阻力。