[发明专利]基于动态控制分配的四驱电动汽车动力学多目标控制系统

说明书

本发明公开了一种基于动态控制分配的四驱电动汽车动力学多目标控制系统，包括：状态测量和估计模块，用于对车辆状态和参数信息进行测量和估计；所述运动学决策模块，用于得到车辆期望纵向驱动力和横摆力矩；轮胎力控制分配模块，用于进行轮胎力控制分配，得到四个车轮有期望轮胎力；执行器动态控制分配模块，利用模型预测控制方法，进行执行器的动态控制分配，得到驱动电机和液压制动系统的期望控制输入；执行系统控制模块，用于控制器响应目标需求，得到期望的电机转矩和制动压力。本发明可以充分利用四驱电动汽车多个控制自由度和冗余执行系统的特点，提高整车动力学安全性，降低能量消耗。

技术领域

本发明涉及车辆动力学控制技术，尤其涉及一种基于动态控制分配的四驱电动汽车动力学多目标控制系统。

背景技术

电动汽车是解决环境污染和能源问题的一个有效途径，同时随着电动汽车上的电驱动系统和电控系统的广泛应用，也为汽车动力学控制提供了更多的优势。相对于传统两轮统一驱动的形式，四轮独立驱动的形式增加了多个控制自由度，同时电机转矩的控制精度和响应速度较高。因此，四轮独立驱动电动汽车在动力学控制方面具有明显的优势。

四轮独立驱动电动汽车动力学控制包括安全、节能等多方面的控制目标，以及纵向、侧向等多个控制自由度，同时包括四轮独立驱动\制动冗余执行系统，是一种复杂的耦合控制系统。在四轮独立驱动电动汽车的动力学控制中，车轮转矩控制分配是一个重要方面。目前主要是综合车辆稳定性和能量消耗等多个方面的控制目标，利用多目标优化方法，进行车轮驱动转矩的静态控制分配。

执行器的动态特性对车辆的动力学控制有较大影响，目前国内外对执行器动态特性的考虑主要应用在动力学安全控制中。但是执行器的动态特性对于车辆安全、节能的综合控制也有较大影响，尤其是多目标协调过程中，因此考虑执行器动态特性，基于动态控制分配的四驱电动汽车动力学多目标控制具有重要作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于动态控制分配的四驱电动汽车动力学多目标控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于动态控制分配的四驱电动汽车动力学多目标控制系统,

包括状态测量和估计模块、运动决策模块、轮胎力控制分配模块、执行器动态控制分配模块和执行系统控制模块；

所述状态测量和估计模块，用于对车辆状态和参数信息进行测量和估计，为动力学控制提供所需信号；

所述运动学决策模块，用于通过建立四驱电动汽车动力学控制模型，得到车辆期望纵向驱动力和横摆力矩，作为轮胎力控制分配模块的目标输入；

轮胎力控制分配模块，用于综合安全和节能多个控制目标，进行轮胎力控制分配，得到四个车轮有期望轮胎力，作为执行器控制分配模块的目标输入；

执行器动态控制分配模块，是考虑执行器动态特性，利用模型预测控制方法，进行执行器的动态控制分配，得到驱动电机和液压制动系统的期望控制输入；

执行系统控制模块,通过电机控制子系统和液压制动控制子系统，使控制器响应目标需求，得到期望的电机转矩和制动压力，并将实际输入信息反馈给上层控制各控制模块。

按上述方案，所述状态测量和估计模块采集的信号包括：方向盘角度输入、加速踏板信号、制动踏板位置信号、车辆横摆角速度，电机转速和转矩、车轮载荷、车辆速度、质心侧偏角和路面附着系数。

按上述方案，所述运动决策模块获得车辆期望纵向驱动力和横摆力矩的具体方法如下：根据车辆二自由度参考模型，将方向盘转角、车速和路面附着系数输入给二自由度参考模型，得到车辆的参考状态：横摆角速度和质心侧偏角；再根据测量和估计得到的车辆实际状态，根据参考状态与实际状态的偏差进行反馈控制，决策得到期望的附加横摆力矩；同时根据加速踏板和制动踏板输入信号，进行踏板解析，得到车辆期望的纵向驱动力。