本發(fā)明涉及車輛控制算法，尤其涉及一種基于線控轉(zhuǎn)向高階全驅(qū)模型的路感反饋控制方法。
背景技術(shù)：
1、電氣化、智能化是現(xiàn)代汽車底盤的發(fā)展趨勢。因此，汽車底盤系統(tǒng)中傳統(tǒng)的機(jī)械連接方式正日益被電子信號所取代。在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)向阻力通過機(jī)架、轉(zhuǎn)向軸等機(jī)械部件傳遞給手輪，產(chǎn)生轉(zhuǎn)向感，轉(zhuǎn)向感與轉(zhuǎn)向阻力實(shí)時(shí)相關(guān)。然而，在線控轉(zhuǎn)向(sbw)車輛中，手輪和路輪是機(jī)械分離的。駕駛員的轉(zhuǎn)向指令通過電信號傳遞給電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動道路輪。這種機(jī)械解耦消除了傳統(tǒng)車輛通常會出現(xiàn)的大部分轉(zhuǎn)向感覺，但也提高了車輛的燃油效率和機(jī)動性，同時(shí)為不同駕駛模式和偏好的駕駛員提供了更大的靈活性和定制性。
2、雖然sbw系統(tǒng)比傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供了許多優(yōu)勢，但其主要挑戰(zhàn)之一是為駕駛員創(chuàng)造合適的轉(zhuǎn)向感覺。確保轉(zhuǎn)向感和轉(zhuǎn)向阻力之間的實(shí)時(shí)相關(guān)性，以及轉(zhuǎn)向體驗(yàn)的真實(shí)性，對于駕駛員的安全性和舒適性至關(guān)重要。
3、現(xiàn)有技術(shù)中常見的路感電機(jī)扭矩控制方法還有：開環(huán)控制、pid控制、自抗擾控制、滑?？刂频?。但是這些控制方法大多都存在著明顯的魯棒性不足，或者實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，調(diào)參難度大等問題。其中，滑?？刂?smc)有著對不確定擾動和系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感的特性，因此，對滑?？刂坡实脑O(shè)計(jì)十分重要，需要設(shè)計(jì)新的方法來減輕滑模固有的震顫與抖動。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對上述問題，現(xiàn)提供一種基于線控轉(zhuǎn)向高階全驅(qū)模型的路感反饋控制方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
2、具體技術(shù)方案如下：
3、一種基于線控轉(zhuǎn)向高階全驅(qū)模型的路感反饋控制方法，包括以下步驟：
4、s1、確定主扭矩和補(bǔ)償扭矩，將主扭矩和補(bǔ)償扭矩疊加得到參考扭矩；
5、s2、車輛控制單元(vcu)根據(jù)當(dāng)前車輛狀態(tài)確定當(dāng)前前輪角度和當(dāng)前參考反饋轉(zhuǎn)矩，建立hw模塊的動力學(xué)方程以及建立路感電機(jī)的動力學(xué)方程；
6、s3、根據(jù)步驟s2中動力學(xué)模型，得到sbw系統(tǒng)面向控制的二階狀態(tài)空間模型；
7、s4、將步驟s3中的二階狀態(tài)空間模型轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為hw的非線性二階全驅(qū)動模型；
8、s5、將步驟s4中的二階全驅(qū)動模型變換為誤差反饋系統(tǒng)；
9、s6、根據(jù)所述誤差反饋系統(tǒng)建立等效控制律；
10、s7、穩(wěn)定性證明。
11、上述的基于線控轉(zhuǎn)向高階全驅(qū)模型的路感反饋控制方法，還具有這樣的特征，所述補(bǔ)償扭矩包括主動返回扭矩，保證駕駛員主動松開手時(shí)方向盤平穩(wěn)返回中位數(shù)而不超調(diào)；軟限位扭矩，由于sbw系統(tǒng)具有可變傳動比，開發(fā)該系統(tǒng)可以限制方向盤角度范圍以保證安全；還包括阻尼扭矩，摩擦扭矩和慣性扭矩；
12、作為路感源的整體參考扭矩表示如下：
13、。
14、上述的基于線控轉(zhuǎn)向高階全驅(qū)模型的路感反饋控制方法，還具有這樣的特征，所述hw模塊的動力學(xué)方程為：；
15、式中：表示駕駛員通過調(diào)節(jié)手輪上的臂阻抗所施加的轉(zhuǎn)矩；表示手輪轉(zhuǎn)向柱轉(zhuǎn)動慣量；為手輪阻尼系數(shù)；為手輪角度；表示轉(zhuǎn)向柱的等效庫侖摩擦力矩；為tas傳感器測得的扭矩；
16、所述路感電機(jī)的動力學(xué)方程為：；
17、式中：表示路感電機(jī)的輸出電磁轉(zhuǎn)矩；表示電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量；為電機(jī)阻尼系數(shù)；表示路感電機(jī)與減速機(jī)構(gòu)之間的等效庫侖摩擦力矩。
18、上述的基于線控轉(zhuǎn)向高階全驅(qū)模型的路感反饋控制方法，還具有這樣的特征，所述二階狀態(tài)空間模型為：；
19、式中：是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀態(tài)量，輸入量為，是一種成熟的摩擦模型，后續(xù)實(shí)驗(yàn)表明它對控制性能有顯著影響，而通常被認(rèn)為是通過傳感器測量的可測干擾，。
20、上述的基于線控轉(zhuǎn)向高階全驅(qū)模型的路感反饋控制方法，還具有這樣的特征，所述二階全驅(qū)動模型：
21、；
22、；
23、；
24、；
25、式中：和是已知的非線性函數(shù)，是包含和的集總擾動。
26、上述的基于線控轉(zhuǎn)向高階全驅(qū)模型的路感反饋控制方法，還具有這樣的特征，所述誤差反饋系統(tǒng)為：
27、；
28、；
29、；
30、；
31、基于fas方法的新型滑動函數(shù)被設(shè)計(jì)為：
32、。
33、上述的基于線控轉(zhuǎn)向高階全驅(qū)模型的路感反饋控制方法，還具有這樣的特征，所述等效控制律為：
34、；
35、根據(jù)等效控制律，得到閉環(huán)動力學(xué)方程為：
36、；
37、即，；
38、其中，。
39、綜上所述，該方案的有益效果是：
40、本發(fā)明提供的基于線控轉(zhuǎn)向高階全驅(qū)模型的路感反饋控制方法中，通過利用滑模減少控制系統(tǒng)對干擾的敏感性，用hofa方法減輕smc應(yīng)用中固有的顫振和振動的可能性，從而提高h(yuǎn)ofa-smc的整體系統(tǒng)性能以及駕駛員的操縱舒適性。本發(fā)明提供的基于線控轉(zhuǎn)向高階全驅(qū)模型的路感反饋控制方法具有提高電動汽車在各種路況下的操控性、舒適性與穩(wěn)定性的效果。
1.一種基于線控轉(zhuǎn)向高階全驅(qū)模型的路感反饋控制方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于線控轉(zhuǎn)向高階全驅(qū)模型的路感反饋控制方法，其特征在于：所述補(bǔ)償扭矩包括主動返回扭矩，保證駕駛員主動松開手時(shí)方向盤平穩(wěn)返回中位數(shù)而不超調(diào)；軟限位扭矩，由于sbw系統(tǒng)具有可變傳動比，開發(fā)該系統(tǒng)可以限制方向盤角度范圍以保證安全；還包括阻尼扭矩，摩擦扭矩和慣性扭矩；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于線控轉(zhuǎn)向高階全驅(qū)模型的路感反饋控制方法，其特征在于：所述hw模塊的動力學(xué)方程為：；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于線控轉(zhuǎn)向高階全驅(qū)模型的路感反饋控制方法，其特征在于：所述二階狀態(tài)空間模型為：；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于線控轉(zhuǎn)向高階全驅(qū)模型的路感反饋控制方法，其特征在于：所述二階全驅(qū)動模型：；；；；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于線控轉(zhuǎn)向高階全驅(qū)模型的路感反饋控制方法，其特征在于：所述誤差反饋系統(tǒng)為：；；；；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于線控轉(zhuǎn)向高階全驅(qū)模型的路感反饋控制方法，其特征在于：所述等效控制律為：