[发明专利]四轮转向四轮驱动智能底盘稳定性控制方法

说明书

本发明公开了一种四轮转向四轮驱动智能底盘稳定性控制方法，通过自适应终端滑模控制、速度跟随控制、驱动力分配控制等步骤流程，能够结合四轮转向与四轮驱动的优势，降低对系统建模精度的要求，解决因轮胎侧偏刚度、底盘横摆转动惯量等测量不准确导致的建模误差，同时，在自适应终端滑模控制中建立的滑模面引入了一项非线性项，该滑模面相较于普通线性滑模面的突出优点是可以使系统状态在有限时间内收敛至平衡原点，从而提高系统响应，较好地维持四轮转向四轮驱动智能底盘的稳定性。

技术领域

本发明涉及汽车控制领域，具体是一种四轮转向四轮驱动智能底盘稳定性控制方法。

背景技术

目前国内外研究学者对四轮转向四轮驱动的集成控制进行了诸多研究，但仍有许多不足。专利CN 107215329 B通过对螺旋滑模控制器的控制增益进行自适应设计，弥补建模带来的影响，提高了汽车横向稳定性的控制精度，但该方法未能将四轮转向与四轮驱动进行结合，不能充分发挥四轮转向四轮驱动智能底盘的优势。专利CN 111497826 B采用了一种分层控制思想，上层采用模型预测控制器，下层为转矩优化分配控制器，较好地保证了车辆的运动稳定性，但该方法对系统建模精度要求较高，系统响应慢，不能根据车辆实际使用情况自适应调节。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种四轮转向四轮驱动智能底盘稳定性控制方法，该控制方法能够结合四轮转向与四轮驱动的优势，降低对系统建模精度的要求，解决因轮胎侧偏刚度、底盘横摆转动惯量等测量不准确导致的建模误差，同时，在自适应终端滑模控制中建立的滑模面引入了一项非线性项，可以使系统状态在有限时间内收敛至平衡原点，从而提高系统响应，较好地维持四轮转向四轮驱动智能底盘的稳定性。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：四轮转向四轮驱动智能底盘稳定性控制方法，包括以下步骤：

S1：整车控制器获取驾驶员输入的前轮转角及请求的车速的信息，并控制底盘反馈实时的质心侧偏角、横摆角速度、纵向加速度、横向加速度和纵向车速的信息；

S2：整车控制器根据驾驶员输入的前轮转角及底盘反馈的纵向车速，通过前轮转向理想二自由度模型求得理想值X_d，其中前轮转向理想二自由度模型为：

其中，m为底盘质量；a为底盘的前轴距质心距离，b为底盘的后轴距质心距离；u为底盘反馈的纵向车速；k₁为底盘的前轴等效侧偏刚度，k₂为底盘的后轴等效侧偏刚度；I_z为底盘的横摆转动惯量；β_d为底盘的理想质心侧偏角，γ_d为底盘的理想横摆角速度；为底盘的理想质心侧偏角的导数，为底盘的理想横摆角速度的导数；δ_f为前轮转角；

底盘在稳态情况下，和分别等于零，代入上述公式，求取底盘在稳态情况下的横摆角速度值，并以此值作为底盘的理想横摆角速度γ_d；由于底盘的质心侧偏角越小越好，因此将底盘的理想质心侧偏角β_d设为零，取：

求得理想值X_d；

S3：通过自适应终端滑模控制，求得后轮转角δ_r及底盘的附加横摆力矩ΔM，具体流程为：

S31：建立四轮转向四轮驱动智能底盘动力学模型如下：

令：

则：

其中，β为底盘反馈的质心侧偏角，为β的导数；γ为底盘反馈的横摆角速度，为γ的导数；

为了后续便于描述，令：