[发明专利]车辆横摆稳定性预测模型控制方法

权利要求书

1.一种车辆横摆稳定性预测模型控制方法，其特征在于：其步骤是：

①设计参考模型，根据方向盘转角和当前车辆纵向速度计算出期望横摆角速度和质心侧偏角；

②车辆2自由度非线性模型进行线性化处理，取得带有模型误差干扰项的线性模型；

③依据此线性模型设计干扰观测器对线性模型中的误差干扰项；

④利用线性模型预测控制算法构造目标函数，并通过求解代价函数对应的最优问题，获得控制输入作用于车辆系统，使车辆系统尽可能跟踪期望值，保证车辆稳定性。

2.根据权利要求1所述的车辆横摆稳定性预测模型控制方法，其特征在于：所述的参考模型：采用零化质心侧偏角模型：

其中

γ为横摆角速度，为横摆角速度变化率，δ为前轮转向角，β为车辆质心侧偏角，C_f为前轮侧偏刚度，C_r为后轮侧偏刚度，V为车辆纵向速度，m为车身质量，L_f为车辆质心到前轴距离，L_r为车辆质心到后轴距离，I_z为整车绕质心转动惯量。

3.根据权利要求2所述的车辆横摆稳定性预测模型控制方法，其特征在于：所述的线性模型是：

①考虑车辆的侧向和横摆，由牛顿第二运动定律和转矩平衡定律可知，在车辆坐标系下，车辆沿y轴的侧向运动方程和绕z轴的转矩平衡方程为：

其中为车辆质心侧偏角变化率，F_yf和F_yr分别是前后轮的侧向力，F_xfl为车辆左前轮的驱动力、F_xfr为车辆右前轮的驱动力、F_xrl为车辆左后轮的驱动力和F_xrr为车辆右后轮的驱动力，w为车辆轴长，参考轮胎魔术公式，前后轮的侧向力为：

其中K_a和K_b通过将魔术公式进行泰勒展开获得；

②由车辆几何特性可以得到：

理想情况下，车辆的轴荷分布为：

其中F_zf为车辆前轮静态载荷，F_zr为车辆后轮静态载荷，μ为路面附着系数，F_xf为车辆前轮驱动力，F_xr为车辆后轮驱动力；

③车辆的驱动力矩可以描述为：

T_t＝(F_xfl+F_xfr+F_xrl+F_xrr)R_e (7)

其中R_e为车轮的半径；

④统一结构的控制器其输出为前轮转角和四个电机的驱动力矩，选择质心侧偏角和横摆角速度作为状态变量x＝[β,γ]，以车辆的前轮转角和四个车轮的驱动力矩为输入u＝[δ,T_xfr,T_xrr,T_xfl,T_xrl]，选择y＝[β,γ]，结合车辆的两个自由度模型，即可得到非线性预测模型：

其中T_xfr为车辆右前轮驱动力矩，T_xrr为车辆右后轮驱动力矩，T_xfl为车辆左前轮驱动力矩，T_xrl为左后轮驱动力矩；

⑤通过观察公式(4)，车辆二自由度非线性模型的非线性主要来自于前后轮的侧向力，为了设计线性预测控制器和干扰观测器，忽略侧向力的非线性项，得到如下侧向力公式：

将其带入到公式(8)中得到带有模型误差干扰项d₁和d₂的线性模型：

其中d₁和d₂分别为两个通道内忽略非线性项后导致的模型误差干扰。