[发明专利]期待路径车辆纵向速度追踪控制方法及装置

权利要求书

1.一种期待路径车辆纵向速度追踪控制方法，其特征在于：将车辆理想纵向速度和实际纵向速度的误差以及误差变化率作为控制器输入，控制器输出电子节气门开度，并查找提前编制的电子节气门开度对应的轮毂电机力矩Map图，以输出车辆的总的驱动力矩；由力矩分配控制器计算并分配总的驱动力矩至每个轮毂电机的驱动力矩，轮毂电机的输出力矩作用在车轮，对纵向速度控制以跟踪期望轨迹，其中，以轮胎利用率做为优化函数，根据伪逆法设计力矩分配算法对总的力矩分配；

力矩分配算法是：

车辆的车轮纵向力表示为：

F_X＝[F_x1 F_x2 F_x3 F_x4]^T

式中：F_X为车轮纵向力向量，F_x1、F_x2、F_x3和F_x4分别为左前轮、右前轮、左后轮、和右后轮纵向力；

令F_T为车辆左、右车轮纵向力向量，则

式中：

定义车轮所受实际附着力与路面所提供的极限附着力之比为轮胎利用率；

式中：η_i为第i个车轮的轮胎附着率、F_xi为第i个车轮的纵向力、F_yi为第i个车轮的侧向力、F_zi为第i个车轮的垂直载荷，i＝1,2,3,4分别代表左前轮、右前轮、左后轮和右后轮；

忽略车轮侧向力，轮胎利用率计算简化为：

以轮胎利用率之和作为优化目标，对车辆的总的驱动力矩进行求解：

式中：μ为路面附着系数，加权矩阵

建立如下优化问题：

s.t. SF_X＝F_T

构建汉密尔顿函数如下：

式中：ξ∈R⁴为拉格朗日乘子；

对汉密尔顿函数中的F_x和ξ求偏导并令其等于零，则有：

由上式得：

W_TF_X＝-2(ξS)^T

即:

则车辆的车轮纵向力是：

车轮驱动力与车轮纵向力之间的关系是：

式中：r为车轮有效滚动半径，T_i为第i个车轮的驱动力矩，i＝1,2,3,4分别代表左前轮、右前轮、左后轮和右后轮；

每个车轮的驱动力矩分配表达为：

式中：ΔT₁、ΔT₂分别为左、右侧车轮总的驱动力矩；

当横摆力矩控制器不工作时，ΔT₁，ΔT₂应等于总的驱动力矩T_d的一半，即

当橫摆力矩控制器工作时，对左、右侧车轮施加橫摆力矩，左、右侧车轮总的驱动力矩ΔT₁、ΔT₂的关系为：

式中：M_x为横摆力矩、l_w为轮间距；

ΔT₁、ΔT₂可通过下式计算：

则最终分配到轮毂电机的驱动力矩为：