一种基于线性二次型微分博弈的四轮独立驱动电动汽车四轮主动转向控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于线性二次型微分博弈的四轮独立驱动电动汽车四轮主动转向控制方法，通过前馈控制器输出前轮前馈补偿控制转向角和后轮前馈控制转向角，基于线性二次型微分博弈算法，将前轮反馈补偿控制转向角和后轮反馈控制转向角作为博弈的两个“局中人”，通过求解耦合代数黎卡提方程组获得微分博弈的反馈纳什均衡解，从而求得前轮反馈补偿控制转向角和后轮反馈控制转向角；通过前馈与反馈控制相结合的四轮主动转向提高电动汽车高速转向时的操纵稳定性和低速转向时的操纵灵活性，在基本不改变驾驶员传统前轮转向驾驶感觉的前提下，有效地降低了汽车质心侧偏角，能够较好地跟踪车辆理想横摆角速度，改善了车辆的主动安全性能。

A Four-Wheel Active Steering Control Method for Four-Wheel Independent Drive Electric Vehicle Based on Linear Quadratic Differential Game

The invention relates to a four-wheel active steering control method for four-wheel independent drive electric vehicle based on linear quadratic differential game. The front-wheel feed-forward compensation control steering angle and the rear-wheel feed-forward control steering angle are output by the feed-forward controller. Based on the linear quadratic differential game algorithm, the front-wheel feedback compensation control steering angle and the rear-wheel feedback control steering angle are regarded as two \games\. \Zhongren\ obtains the feedback Nash equilibrium solution of differential game by solving the coupled algebraic Riccati equation system, and then obtains the steering angle of front-wheel feedback compensation control and rear-wheel feedback control. Four-wheel active steering, which combines feed-forward and feedback control, improves the steering stability and flexibility of electric vehicle at high-speed steering and low-speed steering, and basically does not change driving. Under the premise of traditional front wheel steering driving feeling, the sideslip angle of the vehicle center of mass is effectively reduced, the ideal yaw speed of the vehicle can be well tracked, and the active safety performance of the vehicle is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种基于线性二次型微分博弈的四轮独立驱动电动汽车四轮主动转向控制方法
本专利技术涉及一种基于线性二次型微分博弈的四轮独立驱动电动汽车四轮主动转向控制方法，属于电动汽车主动转向领域。
技术介绍
四轮独立驱动电动汽车通过轮毂电机直接驱动车轮，可以通过对各个电机的单独控制更容易地实现各种主动控制策略，提高了汽车适应更加复杂工况的能力。操纵稳定性作为汽车主动安全性能中极其重要的性能指标，也是数年来国内外汽车安全技术研究的热点之一。四轮转向控制技术能够在高速转向时提高车辆的操纵稳定性，在低速转向时提高车辆的操纵灵活性，受到了越来越多的关注。根据线性二自由度汽车模型，车辆的质心侧偏角和横摆角速度是两个重要的控制指标。现有的后轮转角比例于前轮转角的四轮转向技术虽然能够以质心侧偏角为零作为控制目标，但比例控制的四轮转向汽车低速转向时横摆角速度稳态值大于传统前轮转向汽车，高速转向时横摆角速度稳态值小于传统前轮转向汽车。转向灵敏度的增大或减小都会导致驾驶员的驾驶感觉发生较大变化，这会使驾驶员不适应四轮转向系统。如何在基本不改变驾驶员传统前轮转向驾驶感觉的前提下，使前、后轮根据各自的最优目标进行转向，有效地降低汽车质心侧偏角且较好地跟踪车辆理想横摆角速度，提高控制精度并改善车辆的主动安全性能成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于线性二次型微分博弈的四轮独立驱动电动汽车四轮主动转向控制方法，通过线性二次型微分博弈方法控制车辆进行四轮主动转向，提高车辆高速转向时的操控稳定性和低速转向时的操纵灵活性，最大限度地改善车辆转向时的主动安全性能。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于线性二次型微分博弈的四轮独立驱动电动汽车四轮主动转向控制方法，包括以下步骤：第一步：通过方向盘转角传感器获取驾驶员方向盘转角，经过给定的转向传动比i换算得出参考前轮转向角，将参考前轮转向角输入车辆前轮转向控制器，并体现驾驶员的转向意图；第二步：通过安装在电动汽车内的车速检测装置获取车辆实时的纵向行驶速度；同时获取车辆转向时的质心侧偏角、横摆角速度作为电动汽车的实际转向状态量；第三步：根据车辆实时的纵向行驶速度和参考前轮转向角，并结合车辆其他参数，计算出电动汽车的理想转向状态量；第四步：前馈控制器根据电动汽车的理想转向状态量和参考前轮转向角计算得出电动汽车前轮前馈补偿控制转向角和后轮前馈控制转向角；第五步：由状态偏差计算装置对电动汽车的实际转向状态量和理想转向状态量进行比较并进行偏差运算，从而计算出实际转向状态量和理想转向状态量的偏差；第六步：采用线性二次型微分博弈理论，利用状态偏差计算装置计算得到的实际转向状态量和理想转向状态量之间的偏差，求出前轮反馈补偿控制转向角和后轮反馈控制转向角；第七步：通过前轮前馈补偿控制转向角和后轮前馈控制转向角、前轮反馈补偿控制转向角和后轮反馈控制转向角实现对电动汽车的主动转向控制；作为本专利技术的进一步优选，前轮转向角总量为参考前轮转向角、前轮前馈补偿控制转向角与前轮反馈补偿控制转向角之和；后轮转向角总量为后轮前馈控制转向角与后轮反馈控制转向角之和；作为本专利技术的进一步优选，理想转向状态量包括由理想转向状态计算装置计算出的理想的车辆质心侧偏角和横摆角速度；假设车辆纵向速度恒定且车辆行驶在侧向加速度较小、轮胎处于线性工作区域即不会超出路面最大横向附着力的限制的范围内；作为本专利技术的进一步优选，前轮前馈补偿控制转向角、后轮前馈控制转向角均由前馈控制器通过参考前轮转向角、汽车的理想转向状态量进行矩阵运算直接得出；作为本专利技术的进一步优选，采用线性二次型微分博弈理论，即LQDG算法，通过求解耦合代数黎卡提方程组获得反馈纳什均衡解，通过前述的状态偏差计算装置输出的状态偏差量最终求得前轮反馈补偿控制转向角和后轮反馈控制转向角。通过以上技术方案，相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过前馈控制器输出前轮前馈补偿控制转向角和后轮前馈控制转向角，基于线性二次型微分博弈算法，将前轮反馈补偿控制转向角和后轮反馈控制转向角作为博弈的两个“局中人”，通过求解耦合代数黎卡提方程组获得微分博弈的反馈纳什均衡解，从而求得前轮反馈补偿控制转向角和后轮反馈控制转向角；通过前馈与反馈控制相结合的四轮主动转向提高电动汽车高速转向时的操纵稳定性和低速转向时的操纵灵活性，在基本不改变驾驶员传统前轮转向驾驶感觉的前提下，有效地降低了汽车质心侧偏角，能够较好地跟踪车辆理想横摆角速度，改善了车辆的主动安全性能。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的优选实施例的总框图；图2是本专利技术的优选实施例的控制原理图。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。如图1-图2所示，本专利技术的一种基于线性二次型微分博弈的四轮独立驱动电动汽车四轮主动转向控制方法，包括以下步骤：第一步：通过方向盘转角传感器获取驾驶员方向盘转角，经过给定的转向传动比i换算得出参考前轮转向角，将参考前轮转向角输入车辆前轮转向控制器，并体现驾驶员的转向意图；第二步：通过安装在电动汽车内的车速检测装置获取车辆实时的纵向行驶速度；同时获取车辆转向时的质心侧偏角、横摆角速度作为电动汽车的实际转向状态量；第三步：根据车辆实时的纵向行驶速度和参考前轮转向角，并结合车辆其他参数，计算出电动汽车的理想转向状态量；第四步：前馈控制器根据电动汽车的理想转向状态量和参考前轮转向角计算得出电动汽车前轮前馈补偿控制转向角和后轮前馈控制转向角；第五步：由状态偏差计算装置对电动汽车的实际转向状态量和理想转向状态量进行比较并进行偏差运算，从而计算出实际转向状态量和理想转向状态量的偏差；第六步：采用线性二次型微分博弈理论，利用状态偏差计算装置计算得到的实际转向状态量和理想转向状态量之间的偏差，求出前轮反馈补偿控制转向角和后轮反馈控制转向角；第七步：通过前轮前馈补偿控制转向角和后轮前馈控制转向角、前轮反馈补偿控制转向角和后轮反馈控制转向角实现对电动汽车的主动转向控制；作为本专利技术的进一步优选，前轮转向角总量为参考前轮转向角、前轮前馈补偿控制转向角与前轮反馈补偿控制转向角之和；后轮转向角总量为后轮前馈控制转向角与后轮反馈控制转向角之和；作为本专利技术的进一步优选，理想转向状态量包括由理想转向状态计算装置计算出的理想的车辆质心侧偏角和横摆角速度；假设车辆纵向速度恒定且车辆行驶在侧向加速度较小、轮胎处于线性工作区域即不会超出路面最大横向附着力的限制的范围内；作为本专利技术的进一步优选，前轮前馈补偿控制转向角、后轮前馈控制转向角均由前馈控制器通过参考前轮转向角、汽车的理想转向状态量进行矩阵运算直接得出；作为本专利技术的进一步优选，采用线性二次型微分博弈理论，即LQDG算法，通过求解耦合代数黎卡提方程组获得反馈纳什均衡解，通过前述的状态偏差计算装置输出的状态偏差量最终求得前轮反馈补偿控制转向角和后轮反馈控制转向角。本专利技术将前轮反馈补偿控制转向角和后轮反馈控制转向角作为博弈的两个“局中人”，通过求解耦合代数黎卡提方程组获得微分博弈的反馈纳什均衡解，求得前轮反馈补偿控制转向角和后轮反馈控制转向角。通过前馈控制器计算输出前轮前馈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于线性二次型微分博弈的四轮独立驱动电动汽车四轮主动转向控制方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：通过方向盘转角传感器获取驾驶员方向盘转角，经过给定的转向传动比i换算得出参考前轮转向角，将参考前轮转向角输入车辆前轮转向控制器，并体现驾驶员的转向意图；第二步：通过安装在电动汽车内的车速检测装置获取车辆实时的纵向行驶速度；同时获取车辆转向时的质心侧偏角、横摆角速度作为电动汽车的实际转向状态量；第三步：根据车辆实时的纵向行驶速度和参考前轮转向角，并结合车辆其他参数，计算出电动汽车的理想转向状态量；第四步：前馈控制器根据电动汽车的理想转向状态量和参考前轮转向角计算得出电动汽车前轮前馈补偿控制转向角和后轮前馈控制转向角；第五步：由状态偏差计算装置对电动汽车的实际转向状态量和理想转向状态量进行比较并进行偏差运算，从而计算出实际转向状态量和理想转向状态量的偏差；第六步：采用线性二次型微分博弈理论，利用状态偏差计算装置计算得到的实际转向状态量和理想转向状态量之间的偏差，求出前轮反馈补偿控制转向角和后轮反馈控制转向角；第七步：通过前轮前馈补偿控制转向角和后轮前馈控制转向角、前轮反馈补偿控制转向角和后轮反馈控制转向角实现对电动汽车的主动转向控制。...

【技术特征摘要】
1.一种基于线性二次型微分博弈的四轮独立驱动电动汽车四轮主动转向控制方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：通过方向盘转角传感器获取驾驶员方向盘转角，经过给定的转向传动比i换算得出参考前轮转向角，将参考前轮转向角输入车辆前轮转向控制器，并体现驾驶员的转向意图；第二步：通过安装在电动汽车内的车速检测装置获取车辆实时的纵向行驶速度；同时获取车辆转向时的质心侧偏角、横摆角速度作为电动汽车的实际转向状态量；第三步：根据车辆实时的纵向行驶速度和参考前轮转向角，并结合车辆其他参数，计算出电动汽车的理想转向状态量；第四步：前馈控制器根据电动汽车的理想转向状态量和参考前轮转向角计算得出电动汽车前轮前馈补偿控制转向角和后轮前馈控制转向角；第五步：由状态偏差计算装置对电动汽车的实际转向状态量和理想转向状态量进行比较并进行偏差运算，从而计算出实际转向状态量和理想转向状态量的偏差；第六步：采用线性二次型微分博弈理论，利用状态偏差计算装置计算得到的实际转向状态量和理想转向状态量之间的偏差，求出前轮反馈补偿控制转向角和后轮反馈控制转向角；第七步：通过前轮前馈补偿控制转向角和后轮前馈控制转向角、前轮反馈补偿控制转向角和后轮反馈控制转向角实现对电动汽车的主动转向控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷国栋，朱侗，张德明，边辰通，李广民，梁晋豪，任彦君，徐利伟，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32