一种四轮独立驱动电动汽车的横摆角速度控制方法

摘要

本发明公开了一种四轮独立驱动电动汽车的横摆角速度控制方法，通过设计跟踪微分器获得电动汽车横摆角速度设定值的跟踪信号和该跟踪信号的微分。同时，设计扩张状态观测器估计电动汽车系统的状态参数和不确定扰动。接着，根据前两步得到的值计算出控制系统的误差信号和误差微分信号，并将这两个信号带入非线性组合函数，得到误差反馈控制量，再用扩张状态观测器所得到的电动汽车系统不确定扰动的估计值对误差反馈控制量进行补偿，得到附加横摆力矩值，最后，通过这个附加横摆力矩值对各个车轮转矩进行分配，给汽车四个电机输入分配的指令转矩，从而控制电动汽车的横摆角速度。

主权项

一种四轮独立驱动电动汽车的横摆角速度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、设计跟踪微分器u^*(t)$u^{*}\left(t\right)\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{·}{x}}_1\left(t\right)=x_2\left(t\right)\\ {\stackrel{·}{x}}_2\left(t\right)=fhan\left(x_1\right(t)-v(t),x_2(t),r,h)\end{array}\right.$其中，v(t)为电动汽车横摆角速度的设定值，x₁(t)是对设定值v(t)的跟踪信号,x₂(t)为x₁(t)的微分,h为积分步长，r为决定跟踪速度的速度因子，fhan(x₁',x'₂,r,h₀)是最速控制综合函数，其中，(2)、设计扩展状态观测器u'(t)$u^{\prime }\left(t\right)\left\{\begin{array}{c}E\left(t\right)=Z_1\left(t\right)-y\left(t\right)\\ {\stackrel{·}{Z}}_1\left(t\right)=Z_2\left(t\right)-{\beta }_{01}E\left(t\right)\\ {\stackrel{·}{Z}}_2\left(t\right)=Z_3\left(t\right)-{\beta }_{02}fal(e,\frac{1}{2},h)+bu\left(t\right)\\ {\stackrel{·}{Z}}_3\left(t\right)=-{\beta }_{03}fal(e,\frac{1}{4},h)\end{array}\right.$其中，在电动汽车系统，以u(t)作为输入，以y(t)作为输出，则该系统可表示为如下的二阶系统形式：$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{·}{X}}_1\left(t\right)=X_2\left(t\right)\\ {\stackrel{·}{X}}_2\left(t\right)=f\left(X_1\right(t),X_2(t\left)\right)+bu\left(t\right)\\ y\left(t\right)=X_1\left(t\right)\end{array}\right.$其中，u(t)为附加横摆力矩值，y(t)为附加横摆力矩值u(t)对横摆角速度的控制结果；Z₁(t)、Z₂(t)是对该二阶系统中状态变量X₁(t)，X₂(t)的估计值，Z₃(t)是对该二阶系统中不确定扰动f(X₁(t),X₂(t))的估计值，i＝1,2,3是Z_i(t)的微分；当积分步长h给定时，扩张状态观测器u'(t)的参数β₀₁β₀₂β₀₃按下列公式确定：${\beta }_{01}\approx \frac{1}{h}$${\beta }_{02}=\frac{1}{e^{0.4762}{h}^{1.4673}}\approx \frac{1}{1.6h^{1.5}}$${\beta }_{03}=\frac{1}{e^{2.1567}{h}^{2.2093}}\approx \frac{1}{8.6h^{2.2}}$(3)、计算误差信号根据跟踪微分器u^*(t)得到的跟踪信号x₁(t)、x₂(t)，以及扩展状态观测器u'(t)的估计值Z₁(t)、Z₂(t)，分别求出控制系统的误差信号e₁(t)和误差微分信号e₂(t)：e₁(t)＝x₁(t)‑Z₁(t)e₂(t)＝x₂(t)‑Z₂(t)(4)、误差信号的非线性组合将误差信号e₁(t)和误差微分信号e₂(t)代入到非线性组合函数k()，得到误差反馈控制量u₀(t)：u₀(t)＝k(e₁(t),e₂(t),p)其中，p为非线性组合函数对应的参数；(5)、通过附加横摆力矩值u(t)控制电动汽车的横摆角速度用估计值Z₃(t)对误差反馈控制量u₀(t)进行补偿，得到附加横摆力矩值u(t)$u\left(t\right)=u_0\left(t\right)-\frac{Z_3\left(t\right)}{b_0}$其中，b₀是决定补偿强弱的“补偿因子”；接下来，将附加横摆力矩值u(t)在车轮间进行力矩分配，得到四个车轮的指令转矩，再将这4个指令转矩输入给汽车车轮的四个电机，从而控制电动汽车的横摆角速度。