恭喜南京航空航天大学赵又群获国家专利权
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龙图腾网恭喜南京航空航天大学申请的专利一种非充气防暴电动轮式驱动汽车的稳定性控制系统及其工作方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN111688501B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2023-09-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202010387827.8,技术领域涉及:B60L15/20;该发明授权一种非充气防暴电动轮式驱动汽车的稳定性控制系统及其工作方法是由赵又群;郑鑫;邓耀骥;徐瀚设计研发完成,并于2020-05-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种非充气防暴电动轮式驱动汽车的稳定性控制系统及其工作方法在说明书摘要公布了:一种非充气防暴电动轮式驱动汽车的稳定性控制系统及其工作方法。涉及电动汽车盘控制技术领域。提出了一种通过对施加在各个车轮上的横摆力矩进行控制,使得汽车能够有效的跟踪理想的横摆角速度和质心侧偏角,从而大幅改善车辆的稳定性的非充气防暴电动轮式驱动汽车的稳定性控制系统。所述稳定性控制系统包括PID控制器、上层控制器和下层分配器,所述上层控制器包括参考模型和鲁棒控制器;所述下层分配器包括转矩分配控制器。采用机械弹性防爆车轮取代普通充气轮胎,同时添提供了一种非充气防暴电动轮式驱动汽车稳定性控制系统,保证有效提高非充气防暴电动轮式驱动汽车稳定性。
本发明授权一种非充气防暴电动轮式驱动汽车的稳定性控制系统及其工作方法在权利要求书中公布了:1.一种非充气防暴电动轮式驱动汽车的稳定性控制系统的工作方法,其特征在于,所述电动轮式驱动汽车包括车速传感器和四个驱动电机;通过车速传感器获取实时车速,通过四个驱动电机分别驱动左前轮、右前轮、左后轮和右后轮旋转;所述稳定性控制系统包括PID控制器、上层控制器和下层分配器,所述上层控制器包括参考模型和鲁棒控制器;所述参考模型包括控制器系统动力学模型、轮胎动力学模型和不确定系统模型,在所述动力学模型中输入目标车速u,可以得出目标质心侧偏角βref和目标质心横摆角速度ωref;将质心侧偏角βref和质心横摆角速度ωref输入鲁棒控制器中,并结合轮胎动力学模型、不确定系统模型进行运算,得出附加横摆力矩ΔT;在所述PID控制器中输入实际车速与目标车速的偏差,可以输出每一个车轮所需转矩;所述下层分配器包括转矩分配控制器,所述转矩分配控制器结合每一个车轮所需转矩和附加横摆力矩计算出各个驱动电机最终需要输出的转矩;按以下步骤进行工作:步骤1:建立控制器系统动力学模型的建立、轮胎动力学模型和不确定系统模型;在控制器系统动力学模型中输入目标车速u,得到基于目标车速的目标质心侧偏角βref和目标质心横摆角速度ωref;步骤2:将目标质心侧偏角βref和目标质心横摆角速度ωref输入鲁棒控制器中,并在鲁棒控制器中结合轮胎动力学模型、不确定系统模型进行运算,得出附加横摆力矩ΔT;步骤3:在车辆行驶过程中通过车速传感器获取到车辆的实际车速ureal,并将实际车速与目标车速的偏差输入PID控制器中得到每个车轮所需的转矩;步骤4:通过转矩分配控制器结合步骤2和步骤3的结果进行计算,获得每一个车轮的驱动电机实际所要输出的转矩;步骤5:车辆上各个车轮的驱动电机根据步骤4的结果控制车辆行驶;步骤1中建立不确定系统模型时,由于充气胎轮胎与机械弹性车轮不同,因此考虑到侧偏刚度值存在的波动,表示为:Kf1=Kf1+Δ1ρ1Kr1=Kr1+Δ2ρ210其中,Kf1和Kr1分别为考虑到波动后前轮、后轮的侧偏刚度,ρ1和ρ2为2范数均小于1的系数;将式10代入式5,得不确定系统模型: 式中ΔA与ΔB为考虑侧偏刚度不确定性摄动的范数有界不确定性矩阵,表示如下[ΔAΔB]=DF[EaEb]12;步骤2:将目标质心侧偏角βref和目标质心横摆角速度ωref输入鲁棒控制器中结合轮胎动力学模型、不确定系统模型进行运算,得出附加横摆力矩ΔT;具体为:对式11进行近似离散化处理xk+1=A+ΔAxk+B+ΔBΔT13A+ΔAk=I+A+ΔAT14B+ΔBk=B+ΔBT15T是矩阵里的转置符号;定义性能指标函数 ΔTk=Kxk17式中Q,R为权重系数,为给定的对称正定矩阵;K为反馈控制矩阵;将状态反馈控制率式17代入系统13得到xk+1=A+BK+DFkEa+EbKxk18构造Lyapunov函数Vxk=xTkP-1xk19对Lyapunov能量函数19求前向差分可得ΔVxk=Vxk+1-Vxk20令ΔVxk-xTkQ+KTRKxk021由Lyapunov稳定性理论知,若上式21成立,则闭环系统是鲁棒渐近稳定的;xTkQxk+ΔTTkRΔTk-ΔVxk22对式22从k=0到k=∞进行累加求和 式23中x0Tp-1x0为性能指标函数的正数上界,将式20代入式22,可得A+BK+DFkEa+EbKTP-1A+BK+DFkEa+EbK-P-1+Q+KTRK024则在不等式24两边均乘以P,运用Schur补引理,可将不等式24等价表示为 并定义 则式25可重新表示为 运用放大技术,同时由前FTF≤1,则式26成立的充分必要条件如下 运用Schur补引理,并将Eb=0代入上式化简,令Y=KP则式27可等价于 对上式28线性矩阵不等式求解,可以分别求出P,Y,ε的值;则得到的状态反馈控制律为ΔTk=YP-1xk29。
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