[发明专利]一种汽车纵向加速度跟踪控制方法

摘要

一种汽车纵向加速度跟踪控制方法属于汽车纵向动力学控制技术领域。其特征在于，它是利用由汽车的逆向和正向动力学模型组成的被控对象的乘性不确定模型集合中的元素设计的估计器，对每个模型与实际对象之间的模型误差对当前输入信号的系统增益进行估计，并以估计得到的该系统增益作为切换指标函数，在线地从根据所述乘性不确定模型集合中的元素而设计的控制器集合中选择相应的控制器，对发动机节气门开度进行控制，实现汽车纵向加速度的跟踪控制。在汽车和环境参数具有较大不确定时，本发明中的方法可以对汽车纵向加速度进行有效的控制，具有较好的稳定性和跟踪性能。

主权项

1、汽车纵向加速度跟踪控制方法，其特征在于，它是利用由汽车的逆向和正向动力学模型组成的被控对象的乘性不确定模型集合中的元素设计的估计器，对每个模型与实际对象之间的模型误差对当前输入信号的系统增益进行估计，并以估计得到的该系统增益作为切换指标函数，在线地从根据所述乘性不确定模型集合中的元素而设计的控制器集合中选择相应的控制器，对发动机节气门开度进行控制，实现汽车纵向加速度的跟踪控制；该方法含有在整车控制器中依次执行的以下步骤：1)初始化：车辆参数和汽车行驶环境的参数；δ：指数衰减系数，其范围为：0.1～1；u：加速度控制量，其初始值为0；与被控对象乘性不确定模型集合中的元素对应的控制器状态矩阵ACi，BCi，CCi，DCi；与被控对象乘性不确定模型集合中的元素对应的估计器状态矩阵AE1，BE1，AE2，BE2，CE1i，DE1i，CE2i，DE2i；xE1和xE2为与被控对象乘性不确定模型集合中元素对应的估计器状态，其初始值为0：xC为与被控对象乘性不确定模型集合中的元素对应的控制器状态，其初始值为0；2)采集汽车加速度a，期望汽车加速度ades；3)根据被控对象的乘性不确定模型集合设计的估计器的系数矩阵计算估计误差ei和不确定部分输入zi：${\stackrel{·}{x}}_{E1}=A_{E1}{x}_{E1}+B_{E1}u,$ ${\stackrel{·}{x}}_{E2}=A_{E2}{x}_{E2}+B_{E2}u,$ ei＝CE1ixE1+DE1iu-a，zi＝CE2ixE2+DE2iu，i＝1…N， (1)其中N为被控对象乘性不确定模型集合中元素的个数；4)采用下式计算乘性不确定模型集合中的N个模型的切换指标：$J_i\left(t\right)=\frac{{\left|\right|e_i\left|\right|}_2^{\delta }}{{\left|\right|z_i\left|\right|}_2^{\delta }},i=1···N---\left(2\right)$ 5)上述N个切换指标与控制器集合$C=\{K_i:\begin{array}{c}{\stackrel{·}{x}}_C=A_{\mathrm{Ci}}{x}_C+B_{\mathrm{Ci}}(a_{\mathrm{des}}-a)\\ u=C_{\mathrm{Ci}}{x}_C+D_{\mathrm{Ci}}(a_{\mathrm{des}}-a)\end{array},i=1···N\}$ 中的N个元素按照i的顺序一一对应，选择上述N个切换指标中最小的切换指标Jk(t)对应的控制器计算控制量u：$C=\{K_{\sigma }:\begin{array}{c}{\stackrel{·}{x}}_C=A_{\mathrm{Ck}}{x}_C+B_{\mathrm{Ck}}(a_{\mathrm{des}}-a)\\ u=C_{\mathrm{Ck}}{x}_C+D_{\mathrm{Ck}}(a_{\mathrm{des}}-a)\end{array}\}$ 6)按照逆汽车纵向动力学模型计算节气门开度θ：$T_{\mathrm{edes}}=\frac{r}{R_d{R}_{g0}{\eta }_0}(M_{0}u+C_{D}A{v}^2+M_{0}g{f}_0)$ θ＝MAP-1(Tedes，ωe) (3)其中包含下述车辆参数和汽车行驶环境的参数：v为车速，Tedes为期望的发动机扭矩，ωe为发动机转速，θ为节气门开度，r为车轮半径，Rd为主减速器速比，Rg0为变速器速比的公称值，η0为传动系统机械效率的公称值，M0为整车质量的公称值，CD为空气阻力系数，g1为重力常数，f0为滚动阻力系数的公称值，A为迎风面积；MAP-1(·)为发动机逆扭矩特性图；7)根据上述计算得到的节气门开度θ对汽车的发动机进行控制，并将控制量u值返回第2)步继续进行计算和控制。