一种多时间尺度的车辆横摆稳定性滚动优化控制方法

摘要

本发明公开了一种多时间尺度的车辆横摆稳定性滚动优化控制方法，以车辆路径信息为研究起点，考虑驾驶员的侧向行为特性，通过滚动预瞄决策优化得到满足行车路径的方向盘转角，在此基础上考虑驾驶员行为与车辆主动安全控制的不同时间尺度问题，采用多时间尺度滚动优化方法对车辆侧向稳定性进行控制。首先建立简化的车辆动力学模型，然后进行双闭环控制器的设计，双闭环控制器包括驾驶员决策模块和非线性侧向稳定集成控制模块，以驾驶员决策模块与非线性侧向稳定集成控制器构成的控制回路为控制外环，以非线性侧向稳定集成控制器构成的控制回路为控制内环，完成对车辆的横摆稳定性控制。

主权项

一种多时间尺度的车辆横摆稳定性滚动优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立简化的车辆动力学模型：用二自由度模型表征车辆的操纵稳定性与车辆的纵向运动和横摆运动之间的关系；步骤二、根据步骤一建立的车辆动力学模型进行双闭环控制器的设计，双闭环控制器包括驾驶员决策模块和非线性侧向稳定集成控制模块，以驾驶员决策模块与非线性侧向稳定集成控制器构成的控制回路为控制外环，以非线性侧向稳定集成控制器构成的控制回路为控制内环，双闭环控制器的设计具体包括以下步骤：1)建立驾驶员决策模块，用以模拟驾驶员根据前方道路信息作出的驾驶行为决策：首先根据所述步骤一建立的车辆动力学模型模拟驾驶员对车辆的了解，然后采用搜索算法模拟驾驶员对路径的预瞄行为以获取期望路径信息，最后选择模型预测控制方法模拟驾驶员的预测和优化能力，获得驾驶员方向盘转角信息；2)设计非线性侧向稳定集成控制器，用以根据上述步骤1)输出的驾驶员方向盘转角信息决策出使车辆保持横摆稳定状态的附加横摆力矩以及优化的方向盘转角信息：非线性侧向稳定集成控制器包含驾驶意图判定模块、非线性控制器模块及制动力分配模块；首先将由上述步骤1)建立的驾驶员决策模块获得的驾驶员方向盘转角信息输入到驾驶员意图判定模块，得到期望的横摆角速度信息；其次，将期望横摆角速度信息输入到非线性控制器模块，根据期望横摆角速度的值以及实时反馈的车辆前后轮侧偏角及横摆角速度，利用模型预测控制方法预测系统的未来动态，同时进行优化，决策出附加横摆力矩以及优化的方向盘转角信息，将优化后的方向盘转角信息输出至车辆系统；制动力分配模块将决策出的附加横摆力矩转化为制动力分配到各个车轮；步骤三、基于所述步骤二设计的双闭环控制器进行车辆横摆稳定性控制：将道路信息输入双闭环控制器，所述驾驶决策模块根据输入的道路信息获得相应的驾驶员方向盘转角信息，进而将获得的驾驶员方向盘转角信息输入所述非线性侧向稳定集成控制器，决策出附加横摆力矩以及优化的方向盘转角信息并输出至车辆相应的执行机构，使车辆保持横摆稳定状态。