[发明专利]线性Luenberger观测器的构建方法

说明书

本发明公开了一种线性Luenberger观测器的构建方法，包括以下步骤：步骤1，建立车辆驱动系统的状态空间方程，判断驱动系统的能观性；步骤2，对驱动系统的状态做分块划分，重构驱动系统状态分量，得到改写后的驱动系统状态观测方程；步骤3，在改写的驱动系统状态方程中引入变换，获得Luenberger观测器的表达方程和误差方程；本发明构建的线性Luenberger观测器的实现难度降低，减小了转速传感器输出信号中的高频噪音，使得观测器的观测结果更加逼近驱动系统实际状态，观测结果准确、及时。

技术领域

本发明属于车辆控制技术领域，特别是涉及一种线性Luenberger观测器的构建方法。

背景技术

出于成本、可靠性和安装条件等方面的考虑，现有的产品级车辆中很少安装转矩传感器对驱动轴转矩进行直接测定，驱动轴转矩只能通过现有可测信息间接获取；与转矩传感器相比，转速传感器成本低廉，应用光电码盘等转速传感器，可对动力传动系统各处的转速状态进行监测。

而现有的检测方法在实际应用中，会受到车轮转速传感器、电机B旋变误差的影响，再利用积分方法检测时，传感器信号噪音、外界干扰等因素会因为积分作用在估计结果了累加，使得估计值与实际值产生较大的误差，特别是当估计初始值与实际初始值存在误差时，估计误差增大，在实际中应用难度大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种线性Luenberger观测器的构建方法，利用实际可测量进行反馈，对估计结果实时矫正，使得估计值能很好的跟踪实际值，并能够抵挡外界的干扰，使估计值与实际值的误差减小，适于实际应用。

本发明所采用的技术方案是，线性Luenberger观测器的构建方法具体包括以下步骤：

步骤1，建立车辆驱动系统的状态空间方程，判断驱动系统的能观性，

以T_s为状态变量、和为驱动系统输出、T_P和T_v为驱动系统输入，建立驱动系统状态方程，驱动系统的状态空间方程如式(1)所示：

其中，x是状态空间方程的输入，y为状态空间方程输出，

是电机B的转角，是车轮的转角，θ_B为电机转速，θ_v为车轮转速，是通过对转速θ_B、θ_v积分获得，T_s是驱动轴转矩，C_t为减速器阻尼，J_P即为电机B转子惯量，i_r为主减速器传动比，C_v为车轮阻尼，J_v为车体等效到车轮的等效惯量和车轮惯量之和，k_s为驱动轴刚度，C_s为驱动轴阻尼，i指的是主减速器的传动比，T_P为驱动系统输出轴转矩，T_v为车辆阻力矩；

驱动系统的能观性矩阵能观性矩阵N的秩为3，驱动系统可观；

步骤2，对驱动系统的状态做分块划分，重构驱动系统状态分量，得到改写后的驱动系统状态观测方程；

步骤3，在改写的驱动系统状态方程中引入变换，获得Luenberger观测器的表达式和误差方程。

进一步的，步骤2的具体过程如下：

两个可测的状态变量即为驱动系统输出：状态变量T_s需要观测记作x₂＝[T_s]，由于矩阵C的秩为2，驱动系统的状态空间方程改写为：

其中，I为单位矩阵；