通过主动前轮转向实现基于侧向轮胎力鲁棒控制的电动汽车运动控制



通过主动前轮转向实现基于侧向轮胎力鲁棒控制的电动汽车运动控制

阐述了一种基于侧向轮胎力鲁棒控制的新型电动汽车运动控制方法，用以提高汽车的稳定性和操控性。汽车在转向过程中的运动由轮胎所受到的侧向力完成，因此获得轮胎受力情况的实时信息有利于对车辆运动进行更好的控制。由于轮胎侧向力可以由车轮六分力传感器直接测量得到，所以通过主动前轮转向可以直接实现轮胎侧向力控制。在控制器的设计中，采用了一个鲁棒控制方法，即带有扰动观察器的二自由度控制，从而提高汽车的循迹能力。首先，建立二自由度车辆系统模型，为能够准确描述轮胎力的产生，同时建立轮胎模型。传统的轮胎模型大多是魔术公式轮胎模型，但该轮胎模型是基于轮胎试验台所得到的试验数据和轮胎参数而建立的模型，不能实时应用在车辆控制系统上，所以为了简化计算，建立了线性轮胎力模型。然后，基于这种具有实时性的车辆模型和轮胎模型，进行运动控制算法的研究。在完成算法的研究之后，应用小增益定理讨论了所设计的运动控制器稳定性。最后，将这套运动控制器应用在一辆用于试验研究的轮毂电机驱动纯电动汽车上，场地试验的车辆条件设置为恒定车速、转向盘角阶跃，通过手动切换控制器介入运动控制，采用前轮驱动。通过对比横摆角速度、车辆运动轨迹、侧向加速度等参数，验证了所开发的这种汽车运动控制器的有效性。

刊名：Transactions on Mechatronics（英）

刊期：2014年第1期

作者：Kanghyun Nam et al

编译：吴玉杰