[发明专利]一种基于主动转向和横摆力矩控制的二阶滑模防撞控制方法

说明书

本发明公开一种基于主动转向和横摆力矩控制的二阶滑模防撞控制方法，属于主动防撞系统(ACAS)领域，尤其涉及二阶滑模控制在防撞路径跟踪上的应用。包括以下步骤：S1、利用三次B样条曲线进行防撞轨迹拟合；S2、通过采用基于Super‑twisting算法(STA)的二阶滑模控制(SOSMC)，在不降低路径跟踪控制精度的前提下，尽可能地遵循期望的路径，并避免滑模控制(SMC)的抖动；S3、用β‑γ相位图判断车辆的稳定性，采用滑模面和改进的趋近律来设计DYC控制器，提高汽车转向能力侧向稳定性。本发明将Super‑twisting二阶滑模控制运用到主动转向控制(AFS)和直接横摆力矩控制(DYC)协调的防撞系统中，主要解决了防撞系统中路径跟踪实时性和车辆的不稳定性，以及参数易受外部干扰等问题。

技术领域

本发明涉及路径跟踪领域，具体来说涉及一种基于主动转向和横摆力矩控制的二阶滑模防撞控制方法。

背景技术

随着汽车保有量的快速增长，带来了交通事故和能源危机等一系列社会问题。近年来，电动汽车发展迅速，有助于节省生产成本和减轻能源危机。此外，电动汽车的安全性一直是人们必不可少的。因此，主动防撞系统(ACAS)是近来的研究重点，它具有避免交通事故并减轻驾驶员负担的潜力。ACAS基于路径规划和路径跟踪算法，可以采取主动控制措施，例如制动或转向，以降低驾驶员发生未检测到潜在的碰撞风险。在高速和低轮胎-道路摩擦系数的情况下，由于所需的距离较短，车辆通常通过转向操作而避免碰撞。

在路径跟踪控制(PTC)方面，主要有主动防撞控制技术和直接偏航力矩控制技术。AFS技术来消除侧向误差和角度偏差，直接横摆力矩控制(DYC)目前越来越多的主动安全控制系统投入车辆的应用。它是通过对车轮纵向力进行控制，以补偿由车辆横向加速度或横摆角速度变化引起的行驶方向失控和车身姿态不稳，增加车辆道路保持性能并改善操纵稳定性能。但是，只用AFS技术或者DYC，PTC的性能还是会受到环境干扰和车辆参数不确定性的影响。AFS和DYC协调控制的防撞系统，可以准确地跟踪轨迹，同时将车辆状态保持在稳定范围内。

为了避免系统在路径跟踪过程中受外部干扰偏离拟合轨迹，在控制上主要用滑模控制(SMC)增强控制系统对外部干扰和系统不确定性的鲁棒性。

发明内容

为了解决现有存在的技术问题，本发明提出一种基于AFS-DYC的二阶滑模防撞控制系统。将基于Super-twisting二阶滑模控制的系统应用到AFS和DYC的协调控制系统上，确保路径跟踪的准确性和车辆的稳定性。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种基于AFS-DYC的二阶滑模防撞控制系统，包括如下步骤：

S1、使用防撞检测装置进行障碍物探测，利用三次B样条曲线进行防撞轨迹拟合；

S2、通过采用基于Super-twisting算法的二阶滑模控制SOSMC，在不降低路径跟踪控制精度的前提下，尽可能地遵循期望的路径，并避免滑模控制的抖动；

S3、用β-γ相位图判断车辆的稳定性，采用滑模面和改进的趋近律来设计DYC控制器，提高汽车转向能力侧向稳定性。

进一步，所述步骤S1的具体过程为：

第k阶均匀B样条曲线基函数的递归表达式表示为：

其中，i为节点序号，k是基函数的次数；N_i，k(u)表示第i个k次B样条基函数，N_i，1(u)为k取1时的B样条基函数；u是参数序列，即B样条分段函数中的参数；u_i为节点向量u中的第i个元素，且u_i≤u_i+1；otherwise代表其他区间，[u_i，u_i+1]是第i个节点区间；