机械工程学报

作者：梁艺潇, 李以农, KHAJEPOUR Amir, 郑玲

单位：1. 重庆大学机械传动国家重点实验室 重庆 400044;2. 重庆大学机械与运载工程学院 重庆 400044;3. 滑铁卢大学机械与机电工程学院 滑铁卢 N2L 3G1 加拿大

关键词：智能汽车,四轮驱动电动汽车,路径跟踪控制,主动横摆力矩,协调控制；

基金：国家重点研发计划子课题(2017YFB0102603-3)、国家自然科学基金(51875061)、国家留学基金委员会(201906050066)和重庆市研究生科研创新(CYB19063)资助项目。

为提高智能汽车的路径跟踪能力，并保证其在极限工况下的动力学稳定性，以四轮驱动智能电动汽车为研究对象，根据转向和主动横摆力矩(Direct yaw moment，DYC)系统的特点分别设计控制律进行协调控制。首先，针对汽车在转向过程中轮胎侧偏刚度的不确定性，利用线性矩阵不等式(Linear matrix inequality，LMI)理论构造可实现系统区域极点配置的鲁棒控制器，并研究其求解方案。然后，采用分层架构设计主动横摆力矩的控制律；其中，上层控制器通过车-路运动学关系，基于线性时变模型预测控制(Linear-time-varying model predictive control，LTV-MPC)计算期望横摆角速度；下层采用基于双曲正切趋近函数的滑模控制计算主动横摆力矩，为了在提高跟踪精度的同时确保汽车动力学稳定性，在滑模面中引入质心侧偏角的控制权重，其大小根据质心侧偏角稳定性相图确定。考虑到在大多数常见工况中，转向系统单独作用就已经可以取得良好的控制效果，对主动横摆力矩系统设置激活机制，使其仅在转向系统被判定难以完成当前控制目标时才介入，避免了正常工况下的非必要激活引起的耗能。最后，通过Simulink-CarSim联合仿真进行了算法验证，结果表明，即使在较极端的工况下，所提出的控制方法仍然能保持良好的循迹控制效果，并且可以很好地确保汽车的动力学稳定性。

来源：2021年第6期

《机械工程学报》期刊编辑部

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