本發(fā)明涉及車輛穩(wěn)定性控制，尤其是涉及一種分層式底盤協(xié)調(diào)控制方法、裝置、電子設(shè)備和存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著電動汽車在汽車工業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛，車輛的穩(wěn)定性和操控性問題成為研究的重點。電子穩(wěn)定控制(esc)系統(tǒng)和主動前輪轉(zhuǎn)向(afs)系統(tǒng)是近年來發(fā)展起來的兩種重要技術(shù)，它們通過調(diào)整車輛的轉(zhuǎn)向角度和制動力矩來提升車輛在行駛過程中的穩(wěn)定性和安全性。然而，這兩種系統(tǒng)獨立運行時，難以實現(xiàn)最優(yōu)的協(xié)調(diào)控制效果，因而，亟需一種有效的控制策略來綜合這兩種系統(tǒng)的優(yōu)點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種分層式底盤協(xié)調(diào)控制方法、裝置、電子設(shè)備和存儲介質(zhì)，以結(jié)合電子穩(wěn)定控制和主動前輪轉(zhuǎn)向技術(shù)，通過協(xié)調(diào)控制車輛的前輪轉(zhuǎn)向角和橫擺力矩，以提高車輛在各種駕駛條件下的穩(wěn)定性和操縱性。

2、第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種分層式底盤協(xié)調(diào)控制方法，應(yīng)用于電動汽車，方法包括：建立基于前后輪的輪胎滑移角和橫擺角速度的非線性車輛模型，將非線性車輛模型進行分段仿射線性化得到車輛系統(tǒng)模型；基于車輛系統(tǒng)模型設(shè)計前輪轉(zhuǎn)向與橫擺力矩協(xié)調(diào)的控制器，基于控制器進行電動汽車的底盤協(xié)調(diào)控制。

3、在本申請可選的實施例中，上述建立基于前后輪的輪胎滑移角和橫擺角速度的非線性車輛模型的步驟，包括：獲取電動汽車的二自由度模型，基于二自由度模型確定前后輪的輪胎滑移角和車輛的橫擺角速度；基于輪胎滑移角和橫擺角速度確定運動學(xué)關(guān)系，基于運動學(xué)關(guān)系確定橫向動力學(xué)方程；基于橫向動力學(xué)方程確定側(cè)偏角的微分方程。

4、在本申請可選的實施例中，上述將非線性車輛模型進行分段仿射線性化得到車輛系統(tǒng)模型的步驟，包括：基于非線性車輛模型和非線性輪胎力的分段線性關(guān)系構(gòu)建分段線性系統(tǒng)；基于分段線性系統(tǒng)進行建模得到車輛系統(tǒng)模型。

5、在本申請可選的實施例中，上述基于非線性車輛模型和非線性輪胎力的分段線性關(guān)系構(gòu)建分段線性系統(tǒng)的步驟，包括：基于非線性車輛模型確定分段線性系統(tǒng)的狀態(tài)、輸入和切換條件；基于分段線性系統(tǒng)的狀態(tài)、輸入和切換條件構(gòu)建分段仿射動力學(xué)方程；將分段仿射動力學(xué)方程在采樣周期的時間內(nèi)離散化。

6、在本申請可選的實施例中，上述車輛系統(tǒng)模型用于將電動汽車的輪轂電機驅(qū)動參數(shù)轉(zhuǎn)化為離散時間線性模型。

7、在本申請可選的實施例中，上述離散時間線性模型適用于預(yù)測電動汽車的控制設(shè)計。

8、在本申請可選的實施例中，上述控制器用于通過時間變化的駕駛員轉(zhuǎn)向指令保證車輛的穩(wěn)定，并最小化制動執(zhí)行器的使用。

9、在本申請可選的實施例中，上述基于車輛系統(tǒng)模型設(shè)計前輪轉(zhuǎn)向與橫擺力矩協(xié)調(diào)的控制器的步驟，包括：計算離散化后的分段仿射動力學(xué)方程的線性區(qū)域的平衡點，得到分段仿射動力學(xué)方程的平衡條件；確定前輪轉(zhuǎn)向與橫擺力矩協(xié)調(diào)的控制器的跟蹤目標(biāo)。

10、在本申請可選的實施例中，上述跟蹤目標(biāo)用于通過操作方向盤角度和車輛的橫擺力矩跟蹤期望的偏航率，跟蹤目標(biāo)保留有駕駛員期望軌跡的信息。

11、在本申請可選的實施例中，上述基于車輛系統(tǒng)模型設(shè)計前輪轉(zhuǎn)向與橫擺力矩協(xié)調(diào)的控制器的步驟，還包括：在跟蹤目標(biāo)的跟蹤中增加積分作用，擴展車輛系統(tǒng)模型；確定控制器的約束條件。

12、在本申請可選的實施例中，上述基于車輛系統(tǒng)模型設(shè)計前輪轉(zhuǎn)向與橫擺力矩協(xié)調(diào)的控制器的步驟之后，方法還包括：基于有限時域優(yōu)化控制器。

13、在本申請可選的實施例中，上述基于有限時域優(yōu)化控制器的步驟，包括：確定控制器的最優(yōu)控制問題；對的最優(yōu)控制問題通過混合整數(shù)二次規(guī)劃進行求解，得到前輪轉(zhuǎn)角和橫擺力矩。

14、在本申請可選的實施例中，上述基于控制器進行電動汽車的底盤協(xié)調(diào)控制的步驟，包括：控制器將前輪轉(zhuǎn)角和橫擺力矩通過控制器局域網(wǎng)總線發(fā)送給電動汽車的執(zhí)行器；執(zhí)行器基于前輪轉(zhuǎn)角和橫擺力矩進行電動汽車的底盤協(xié)調(diào)控制。

15、第二方面，本發(fā)明實施例還提供一種分層式底盤協(xié)調(diào)控制裝置，應(yīng)用于電動汽車，裝置包括：車輛系統(tǒng)模型建立模塊，用于建立基于前后輪的輪胎滑移角和橫擺角速度的非線性車輛模型，將非線性車輛模型進行分段仿射線性化得到車輛系統(tǒng)模型；控制器設(shè)計模塊，用于基于車輛系統(tǒng)模型設(shè)計前輪轉(zhuǎn)向與橫擺力矩協(xié)調(diào)的控制器，基于控制器進行電動汽車的底盤協(xié)調(diào)控制。

16、第三方面，本發(fā)明實施例還提供了一種電子設(shè)備，包括處理器和存儲器，該存儲器存儲有能夠被該處理器執(zhí)行的計算機可執(zhí)行指令，該處理器執(zhí)行該計算機可執(zhí)行指令以實現(xiàn)上述分層式底盤協(xié)調(diào)控制方法。

17、第四方面，本發(fā)明實施例還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，該計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機可執(zhí)行指令，該計算機可執(zhí)行指令在被處理器調(diào)用和執(zhí)行時，計算機可執(zhí)行指令促使處理器實現(xiàn)上述分層式底盤協(xié)調(diào)控制方法。

18、本發(fā)明實施例帶來了以下有益效果：

19、本發(fā)明實施例提供了一種分層式底盤協(xié)調(diào)控制方法、裝置、電子設(shè)備和存儲介質(zhì)，通過結(jié)合電子穩(wěn)定控制(esc)和主動前輪轉(zhuǎn)向(afs)系統(tǒng)，利用復(fù)合模型預(yù)測控制策略，綜合處理前輪轉(zhuǎn)向角和橫擺力矩，實現(xiàn)車輛的穩(wěn)定控制。該方法通過建立非線性車輛模型并進行線性化處理，引入多面體約束條件，確保在不同駕駛條件下的車輛穩(wěn)定性?？刂撇呗酝ㄟ^構(gòu)建不變控制集合和求解混合整數(shù)二次規(guī)劃問題，生成最優(yōu)控制輸入，以應(yīng)對復(fù)雜駕駛環(huán)境中的不確定因素，確保車輛的快速響應(yīng)和穩(wěn)定性。

20、本公開的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，或者，部分特征和優(yōu)點可以從說明書推知或毫無疑義地確定，或者通過實施本公開的上述技術(shù)即可得知。

21、為使本公開的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

技術(shù)特征：

1.一種分層式底盤協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，應(yīng)用于電動汽車，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，建立基于前后輪的輪胎滑移角和橫擺角速度的非線性車輛模型的步驟，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述非線性車輛模型進行分段仿射線性化得到車輛系統(tǒng)模型的步驟，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述非線性車輛模型和非線性輪胎力的分段線性關(guān)系構(gòu)建分段線性系統(tǒng)的步驟，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述車輛系統(tǒng)模型用于將所述電動汽車的輪轂電機驅(qū)動參數(shù)轉(zhuǎn)化為離散時間線性模型。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述離散時間線性模型適用于預(yù)測所述電動汽車的控制設(shè)計。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器用于通過時間變化的駕駛員轉(zhuǎn)向指令保證車輛的穩(wěn)定，并最小化制動執(zhí)行器的使用。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述車輛系統(tǒng)模型設(shè)計前輪轉(zhuǎn)向與橫擺力矩協(xié)調(diào)的控制器的步驟，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述跟蹤目標(biāo)用于通過操作方向盤角度和車輛的橫擺力矩跟蹤期望的偏航率，所述跟蹤目標(biāo)保留有駕駛員期望軌跡的信息。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，基于所述車輛系統(tǒng)模型設(shè)計前輪轉(zhuǎn)向與橫擺力矩協(xié)調(diào)的控制器的步驟，還包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述車輛系統(tǒng)模型設(shè)計前輪轉(zhuǎn)向與橫擺力矩協(xié)調(diào)的控制器的步驟之后，所述方法還包括：

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，基于有限時域優(yōu)化所述控制器的步驟，包括：

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，基于所述控制器進行所述電動汽車的底盤協(xié)調(diào)控制的步驟，包括：

14.一種分層式底盤協(xié)調(diào)控制裝置，其特征在于，應(yīng)用于電動汽車，所述裝置包括：

15.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括處理器和存儲器，所述存儲器存儲有能夠被所述處理器執(zhí)行的計算機可執(zhí)行指令，所述處理器執(zhí)行所述計算機可執(zhí)行指令以實現(xiàn)執(zhí)行權(quán)利要求1至13任一項所述的分層式底盤協(xié)調(diào)控制方法。

16.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機可執(zhí)行指令，所述計算機可執(zhí)行指令在被處理器調(diào)用和執(zhí)行時，計算機可執(zhí)行指令促使處理器實現(xiàn)權(quán)利要求1至13任一項所述的分層式底盤協(xié)調(diào)控制方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種分層式底盤協(xié)調(diào)控制方法、裝置、電子設(shè)備和存儲介質(zhì)，應(yīng)用于電動汽車，包括：建立非線性車輛模型，將非線性車輛模型進行分段仿射線性化得到車輛系統(tǒng)模型；基于車輛系統(tǒng)模型設(shè)計前輪轉(zhuǎn)向與橫擺力矩協(xié)調(diào)的控制器，基于控制器進行電動汽車的底盤協(xié)調(diào)控制。通過結(jié)合電子穩(wěn)定控制和主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，利用復(fù)合模型預(yù)測控制策略，綜合處理前輪轉(zhuǎn)向角和橫擺力矩，實現(xiàn)車輛的穩(wěn)定控制。通過建立非線性車輛模型并進行線性化處理，引入多面體約束條件，確保在不同駕駛條件下的車輛穩(wěn)定性。控制策略通過構(gòu)建不變控制集合和求解混合整數(shù)二次規(guī)劃問題，生成最優(yōu)控制輸入，以應(yīng)對復(fù)雜駕駛環(huán)境中的不確定因素，確保車輛的快速響應(yīng)和穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：董釗志,劉立軍,王春海,莊偉超,李兵兵,殷國棟
受保護的技術(shù)使用者：開沃新能源汽車集團股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2