[发明专利]基于自适应终端滑模控制的汽车线控转向控制方法

说明书

技术领域

本发明属于车辆工程领域的线控转向技术，具体涉及一种基于自适应终端滑模控制的汽车线控转向控制方法。

背景技术

滑模控制是最强大的非线性控制方法之一。由于在滑模平面上，滑模控制对参数变化和外部干扰具有不变性，滑模控制已经成功应用于许多实用的机电系统。然而传统的基于超平面的线性滑模控制，跟踪误差不能在有限时间内收敛，并且在闭环系统中存在抖振现象。

文献“B.Beltran,T.Ahmed-Ali,and M.Benbouzid,‘High-order sliding-mode control of variable-speed wind turbines,’IEEE Trans.Ind.Electron.,vol.56,no.9,pp.3314–3321,Sep.2009.(B.Beltran,T.Ahmed-Ali,and M.Benbouzid.变速风力发电机的高阶滑模控制方法.IEEE工业电子.2009,56(9):3314-3321)”中提出了高阶滑模控制技术，能够减少抖振并保持经典滑模控制的鲁棒性和高控制精度。然而，设计这一滑模控制系统所需的不确定参数和扰动值的界限在实际应用中很难预先获得。

文献“K.Nam,H.Fujimoto,and Y.Hori,‘Lateral stability control of in-wheel-motor-driven electric vehicles based on sideslip angle estimation using lateral tire force sensors,’IEEE Trans.Veh.Technol.,vol.61,no.5,pp.1972–1985,Jun.2012.(K.Nam,H.Fujimoto,and Y.Hori.基于使用侧向轮胎力传感器进行侧滑角估计的轮内电机驱动的电动车辆的侧向稳定性控制.IEEE车辆技术.2012,61(5):1972-1985)”中提出了轮胎扰动转矩在线估计的PD控制技术，能够减轻变化参数和扰动的影响。但是运用该技术的线控转向车辆在遇到道路条件频繁变化的情况时，无法确保稳定的转向性能。

综上所述，现有的汽车线控转向系统控制方法存在如下问题：

1、传统的基于超平面的线性滑模控制，跟踪误差不能在有限时间内收敛，并且闭环系统存在抖振现象；

2、高阶滑模控制系统所需的不确定参数和干扰值的界限在实际应用中很难预先获得；

3、在线估计的PD控制技术无法在道路条件频繁变化的情况下保证稳定的转向性能。

因此，本领域需要一种能够实现在汽车线控转向系统中不需要提前知道系统参数和道路条件，同时又能够克服道路条件变化对系统产生的影响的具有鲁棒性的控制方法，来提升车辆的转向性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中控制器的跟踪误差无法在有限时间内收敛以及需要提前知道系统参数和路况信息的不足，提供了一种用于线控转向车辆的新型自适应终端滑模控制方案。

本发明的目的是这样实现的。本发明公开了一种基于自适应终端滑模控制的汽车线控转向控制方法，包括前轮转角δ_f和方向盘转角θ_h的实时信号采集，其主要步骤如下：

步骤1，令汽车线控转向系统的伺服驱动器运行在转矩控制模式，实时采集前轮转角δ_f和方向盘转角θ_h；

步骤2，根据步骤1所得的前轮转角δ_f和方向盘转角θ_h，定义跟踪误差e＝δ_f-θ_hr，其中θ_hr为方向盘转动参考角，N_θ是方向盘转角θ_h和前轮转角δ_f之间的比例因子；

步骤3，将步骤1采集到的前轮转角δ_f通过一阶微分得到前轮转角角速度将步骤2得到的跟踪误差e通过一阶微分得到跟踪误差一阶微分值

步骤4，将步骤2得到的跟踪误差e、步骤3得到的跟踪误差一阶微分值给到终端滑模平面上，得到终端滑模变量S；

所述终端滑模变量s被定义为：

且2q>p

式中，λ为终端滑模参数1且它是一个正数，q为终端滑模参数2且它是一个正奇数，p为终端滑模参数3且它是一个正奇数；