[发明专利]一种基于路面附着系数的状态变量全约束直接横摆力矩控制算法

权利要求书

1.一种基于路面附着系数的状态变量全约束直接横摆力矩控制算法，其特征在于，包括设计汽车二自由度动力学模型、设计全状态约束直接横摆力矩控制算法；

所述全状态约束直接横摆力矩控制算法具体设计方法包括如下：

定义质心侧偏角和横摆角速度跟踪误差为z₁＝x₁-x_1d，z₂＝x₂-α₁，其中，x_1d为理想的质心侧偏角，α₁为虚拟控制量；定义状态变量x₁＝β，x₂＝γ，β是车体质心处的侧偏角；γ是车体质心处的横摆角速度；

定义质心侧偏角约束下界为k_c(t)，质心侧偏角约束上界为则得到质心侧偏角跟踪误差上、下约束界限分别为

选取非对称障碍李雅普诺夫函数为

其中，

对V₁求导得

2.根据权利要求1所述的一种基于路面附着系数的状态变量全约束直接横摆力矩控制算法，其特征在于，所述二自由度动力学模型如下：

其中：F_f是前轮侧向力，F_r是后轮侧向力；β是车体质心处的侧偏角；γ是车体质心处的横摆角速度；m是车辆质量；u_x是车辆的纵向速度；l_f是车辆质心到前轴的距离，l_r是车辆质心到后轴的距离；δ是车辆前轮转角，I_z是汽车绕z轴的转动惯量，ΔM为直接横摆力矩。

3.根据权利要求2所述的一种基于路面附着系数的状态变量全约束直接横摆力矩控制算法，其特征在于，还包括对模型线性化处理的方法，具体包括：

定义F_f＝C_fα_f，F_r＝C_rα_r (3)

其中，C_f是前轮的侧偏刚度，C_r是后轮的侧偏刚度；

车轮的侧偏角定义如下：

α_f＝δ-l_fγ/u_x-β，α_r＝-β+l_rγ/u_x (4)

其中，α_f、α_r分别表示前轮侧偏角和后车轮侧偏角；

将式(3)和(4)带入系统运动方程(1)和(2)中得：

其中，a₁＝-2(C_f+C_r)/mu_x，b₁＝-1-2(l_fC_f-l_rC_r)/mu_x²，c₁＝2C_f/mu_x，a₂＝-2(l_fC_f-l_rC_r)/I_z，b₂＝-2(l_f²C_f+l_r²C_r)/I_zu_x，c₂＝2l_fC_f/I_z，d₂＝1/I_z。