[发明专利]硬件在回路仿真的车辆动力学模型的建模方法

权利要求书

1.一种硬件在回路仿真的车辆动力学模型的建模方法，包括驾驶 员子模型的建模，其特征在于，在驾驶员子模型的建模中，对 第一类道路，采用比例积分微分PID控制进行仿真，对第二 类道路，采用基于与时间有关的常微分方程组的最优控制进行 仿真；

其中，所述最优控制的控制量是通过下述步骤得到的：

采用复变函数的留数定理计算与所述常微分方程组 对应的矩阵指数；

根据所述矩阵指数计算所述常微分方程组的解；

将得到的所述常微分方程组的解作为所述最优控制的控 制量，

其中，所述步骤包括：

根据牛顿第二定律确定的整车侧向和横摆运动的方程如 下：

mVehiclev·y,Vehicle=Fy,Wheel,FrontcosδSteering+Fy,Wheel,Rear-vx,Vehicleγ·VehiclemVehicle---(1)]]>

JVehicleγ··Vehicle=aFy,Wheel,FrontcosδSteering-bFy,Wheel,Rear---(2)]]>

其中，m_Vehicle-整车质量，-质心侧向加速度- 车辆的横摆角速度，J_Vehicle-车辆的横摆转动惯量，-车辆 的横摆角加速度，δ_steering-前轮转角，v_vehicle-车辆质心的速度， v_x-质心速度沿车身纵向的分量，F_{y，Wheel，Front}-前轮所受地面的 侧向力，F_{y，Wheel，rear}-后轮所受地面的侧向力，a-质心到前轴的 距离，b-质心到后轴的距离；

将二自由度运动方程线性化，所述运动方程为标准的状 态空间方程组：

x·=Ax+Bu]]>

y＝Cx+Du    (3)

其中，x-状态向量，该向量是[车辆质心的侧向位移， 车辆质心的侧向速度，车辆的横摆角速度，车辆的横摆角]，y -输出向量，该向量是[车辆质心的侧向位移]，u-控制输入 向量，该向量是[前轮转角]，A、B、C、D-整理成标准状态空 间方程过程中生成的系数距阵；

所述式(3)的离散时间解是：

y(kT)＝CΦ(kT)x(0)+CΓ(kT)Bu    (4)

其中：Φ(kT)＝e^AkT，k-第k个采样点，T- 采样周期，x(0)-初始时刻的状态向量；

采用复变函数的留数定理计算与常微分方程组对应的矩 阵指数Φ(kT)＝e^AkT，其中，所述常微分方程组为所述式(3)；

根据所述矩阵指数计算所述常微分方程组的解 y(kT)＝CΦ(kT)x(0)+CΓ(kT)Bu；

根据目标函数的极值求控制量u的过程如下：

所述目标函数：其中m为计算选取的参考 采样点数；

目标函数极值处：dJdu=0,]]>

从而求出最优的控制输入u，使得目标函数取极值；

将得到的所述最优的控制输入u作为最优控制的控制量。