[发明专利]一种基于T-S模糊的车辆横纵向耦合稳定性控制方法

权利要求书

1.一种基于T-S模糊的车辆横纵向耦合稳定性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据车辆动力学，搭建包含车辆纵向车速、侧向车速和横摆角速度的车辆三自由度非线性模型；

步骤二、根据T-S模糊理论将车辆三自由度非线性模型转换为3个车辆三自由度线性模型的子系统，每个子系统包含4个模糊规则；

步骤三、根据驾驶员的车辆控制期望值，在3个车辆三自由度线性模型的子系统中分别设计了H∞鲁棒控制器用于车辆稳定性控制；利用线性矩阵不等式求解各个子系统中H∞鲁棒控制器的参数；

步骤四、并行分布式补偿架构根据分段式T-S模糊输出的子系统控制器权值整合3个子系统H∞鲁棒控制器的输出，作用于车辆三自由度非线性模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于T-S模糊的车辆横纵向耦合稳定性控制方法，其特征在于，所述步骤一的具体方法如下：

11)在国际标准化组织ISO坐标系下，车辆关于力和力矩的动力学方程为：

式中，m表示整车质量；表示车辆纵向加速度；v_y表示车辆侧向速度；ω表示车辆横摆角速度；F₁表示轮胎作用在车辆前轴的侧向力；δ表示前轮转角，由驾驶员输入；F_ux表示控制器施加在车辆质心处的纵向力；表示车辆侧向加速度；v_x表示车辆纵向速度；F₂表示轮胎作用在车辆后轴的侧向力；F_uy表示控制器施加在车辆质心处的侧向力；I_z表示车辆转动惯量；表示车辆横摆加速度；a表示车辆质心到前轴的纵向距离；b表示车辆质心到后轴的纵向距离；T_uz表示控制器施加在车辆质心处的横摆力矩；

12)sinδ＝0，cosδ＝1；那么车辆动力学方程可以重新定义为：

式中，m表示整车质量；表示车辆纵向加速度；v_y表示车辆侧向速度；ω表示车辆横摆角速度；F_ux表示控制器施加在车辆质心处的纵向力；表示车辆侧向加速度；v_x表示车辆纵向速度；F₁表示轮胎作用在车辆前轴的侧向力；F₂表示轮胎作用在车辆后轴的侧向力；F_uy表示控制器施加在车辆质心处的侧向力；I_z表示车辆转动惯量；表示车辆横摆加速度；a表示车辆质心到前轴的纵向距离；b表示车辆质心到后轴的纵向距离；T_uz表示控制器施加在车辆质心处的横摆力矩；

13)轮胎前、后轮侧偏角近似为：

式中，a_f表示轮胎前轮的侧偏角；δ表示前轮转角，由驾驶员输入；v_y表示车辆侧向速度；a表示车辆质心到前轴的纵向距离；ω表示车辆横摆角速度；v_x表示车辆纵向速度；a_r表示轮胎后轮的侧偏角；b表示车辆质心到后轴的纵向距离；

14)轮胎作用在车辆前轴和后轴的侧向力近似求得：

式中，F₁表示轮胎作用在车辆前轴的侧向力；F₂表示轮胎作用在车辆后轴的侧向力；k₁表示轮胎前轮的侧偏刚度；k₂表示轮胎后轮的侧偏刚度；a_f表示轮胎前轮的侧偏角；a_r表示轮胎后轮的侧偏角；

15)选用车辆侧向速度、横向速度以及横摆角速度作为系统状态变量，即x＝[v_x，v_y，ω]^T；选用控制器施加在车辆质心处的纵向力、侧向力和横摆力矩作为系统控制输入，即u＝[F_ux，F_uy，T_uz]^T；选用驾驶人输入的前轮转角作为系统的输入扰动，即：W＝δ；那么，车辆三自由度非线性模型整理为：

式中，表示系统状态变量的微分；B表示系统输入矩阵；u表示系统控制输入；B_w表示系统输入扰动矩阵；w表示系统输入扰动；y表示系统输出；C表示系统输出矩阵；x表示系统状态变量；f(x)表示与系统状态变量相关的非线性函数；且

式中，x₁表示系统状态变量的第一个参数；x₂表示系统状态变量的第二个参数；x₃表示系统状态变量的第三个参数；k₁表示轮胎前轮的侧偏刚度；k₂表示轮胎后轮的侧偏刚度；m表示整车质量；a表示车辆质心到前轴的纵向距离；b表示车辆质心到后轴的纵向距离；I_z表示车辆转动惯量；

公式(5)中的四组非线性因素，分别是