[发明专利]一种分层控制的车辆防侧翻方法及多轴分布式驱动车辆

权利要求书

1.一种分层控制的车辆防侧翻方法，其特征在于包含如下步骤：

测得车辆的方向盘转角、车速，输入给上层防侧翻联合控制系统；

所述上层防侧翻联合控制系统计算主动侧倾力矩和差动制动力矩，并将计算出的主动侧倾力矩作为中层悬架垂向力优化分配系统的输入变量；

所述中层悬架垂向力优化分配系统实现对于主动悬架执行器的垂向力分配，具体包括如下步骤：

设置初始时刻总控制转矩在前桥与中后桥间、左侧轮与右侧轮之间均为各轮处执行器平均分配；

确定有效集法的设计变量X的约束条件，所述约束条件考虑车轮在良好路面的附着条件、横向载荷转移率要求、垂向动态力对车身的拉压要求、主动侧倾力矩的输出要求、以及主动悬架执行器的输出能力；

在迭代可行点周围确定所有约束中的有效约束集合；

经过多次迭代得到在上述约束下的目标函数的最优解，所述目标函数为各轮胎平均相对动载，得到所述主动悬架执行器的最优垂向力分配比例，计算左前桥、右前桥、左中后桥和右中后桥的主动悬架执行器所需的垂向控制力；

下层驱动与制动防滑控制系统基于差动制动力矩，以理想滑移率为目标，基于滑模变结构法计算驱动转矩。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述上层防侧翻联合控制系统以方向盘转角信号作为输入变量，通过车辆三自由度参考模型计算输出变量理想侧倾角和理想横摆角速度。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：基于模糊增益调节的滑模变结构控制算法计算主动侧倾力矩。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：基于滑模变结构控制算法计算差动制动力矩。

5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于：主动悬架执行器的垂向力分配具体为对主动防侧倾力矩在前桥主动悬架执行器与中后桥主动悬架执行器之间分配比例，以及左侧主动悬架执行器与右侧主动悬架执行器之间分配比例的控制。

6.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于：基于有效集法实现对于主动悬架执行器的垂向力分配。

7.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于：所述计算主动侧倾力矩具体包括如下步骤：

计算侧倾角偏差e及其偏差率其计算过程如下：

e＝φ₀-φ

其中，φ为侧倾角，φ₀为理想侧倾角；

选用指数趋近律，设计滑模变结构控制器的线性切换函数s；

式中，c为常数，ε为切换系数，k表示滑模切换增益，且c＞0，ε＞0，k＞0；

sgn表示符号函数，其表达式为：

最终的滑模控制器设计为；

式中，由基于39DOF车辆模型的上层防侧翻控制系统的控制方程得到：

其中，为侧倾角加速度，确定上述切换系数ε采用模糊控制法，具体为模糊控制器中输入变量侧倾角偏差e的论域为[0,15]，输出变量切换系数ε的论域为[0,1.5]；侧倾角偏差e、切换系数ε的语言值集合都为{ZO,PM,PB}，表示自然语言中的{零，正中，正大}；所述输入变量和输出变量隶属度函数选用三角-S型混合隶属度函数，解模糊方法选用面积重心法。

8.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于：所述下层驱动与制动防滑控制系统以20％的滑移率对应的旋转角速度为参考目标。

9.一种多轴分布式驱动车辆，其特征在于采用如权利要求1-8任一项所述的分层控制的车辆防侧翻方法。