【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于容错控制，具体涉及一种分布式电动汽车驱动电机失效的容错控制方法。
技术介绍
1、近年来，新能源汽车凭借其高效率、低噪音、使用便捷等优点，逐渐成为汽车领域的重要发展方向，其中，分布式电动汽车在传动高效、控制灵活、车载空间利用率高等方面表现出显著技术优势，已被广泛应用于工业领域。然而，轮毂电机内部的电磁故障会导致其驱动失效，造成车辆失稳，甚至引发严重的交通事故，这对电驱动系统的可靠性提出了更高的要求。目前，部分先进的算法已被用于分布式电动汽车的容错控制，滑模算法凭借其鲁棒性强、动态响应迅速等优点，已成为改善分布式电动汽车容错性能的重要方法。
2、但是由于滑模算法中开关控制的不连续性，当状态轨迹到达滑模面后存在抖振现象，影响系统性能，并可能造成机械磨损使能耗增大。而目前常规的利用滑模趋近律来削弱抖振，但是尚未充分考虑滑模运动点的动态特性，无法实现根据系统运动点的实时状态对滑模控制增益进行动态整定，从而导致收敛时间较慢，并且在原点处仍会存在一定的高频抖振。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出了一种分布式电动汽车驱动电机失效的容错控制方法，设计合理，解决了现有技术的不足，具有良好的效果。
2、一种分布式电动汽车驱动电机失效的容错控制方法，包括以下步骤：
3、步骤1：构建大地坐标系下分布式电动汽车动力学模型、魔术轮胎模型、车轮坐标系下车轮旋转动力学模型和线性二自由度参考模型；
4、步骤2：通过驱动电机失效
5、步骤3：定义系统的状态变量和滑模面函数，设计趋近律；
6、步骤4：采用模糊算法对滑模算法趋近律参数实时调整，使控制信号稳定；
7、步骤5：对各轮胎转矩进行重分配，获得各轮胎转矩的控制信号。
8、进一步地，步骤1中，大地坐标系下分布式电动汽车动力学模型为：
9、；(1)
10、其中：
11、；(2)
12、式中：、为整车质量和车身转动惯量；、、分别为纵向车速、侧向车速和横摆角速度；、、分别为整车纵向力、侧向力和横摆力矩；为前轮转角；、、、分别为左前、右前、左后、右后轮胎纵向力，、、、分别为左前、右前、左后、右后轮胎横向力；、、分别为轮距、质心到前轴的距离和质心到后轴的距离；
13、魔术轮胎模型为：
14、；(3)
15、其中，为峰值因子，为刚度因子，为曲率因子，为形状因子，为曲线在水平方向的漂移，为曲线在垂直方向的漂移，为滑移率，为纵向力；
16、车轮坐标系下，车轮旋转动力学模型为：
17、，；（4）
18、式中：、分别为车轮转动惯量和车轮有效滚动半径；为各轮胎滚动阻力；为各车轮角速度，其加速度由相应传感器获取；
19、线性二自由度参考模型为：
20、；（5）
21、式中：、分别为前轮轮胎和后轮轮胎的侧偏刚度；为质心侧偏角。
22、进一步地，所述步骤2包括以下子步骤：
23、步骤21：各轮胎垂直载荷为：
24、 ；（6）
25、其中，、、、分别为左前、右前、左后、右后轮胎垂直载荷，为重力加速度，为车辆纵向加速度，为车辆侧向加速度，为车辆质心高度；
26、各轮胎纵向滑移率为：
27、；（7）
28、其中，为各轮胎滑移率，，为轮心纵向速度；
29、根据魔术轮胎模型，各轮胎纵向力表示为：
30、；（8）
31、步骤22：根据车轮旋转动力学模型，各轮胎对应的电机转矩表示为：
32、，（9）
33、其中：
34、；（10）
35、式中：和为滚动阻力计算因子；
36、步骤23：各轮胎对应的驱动电机失效参数为：
37、，；（11）
38、其中，为各轮胎转矩的控制信号，由电机控制器获取。
39、进一步地，步骤3中，定义滑模面函数为：
40、；（12）
41、式中，、分别为期望横摆角速度和期望质心侧偏角，为常数，且 >0；
42、设计趋近律如下：
43、；（13）
44、其中，为趋近率参数。
45、进一步地，所述步骤4中，以和作为模糊算法的输入，将幂次趋近律的系数参数和指数参数作为输出，将输入变量均量化到模糊论域区间[-2,2]，模糊集合分别设为{nb,ns,zo,ps,pb}，其中nb为负大，ns为负小，zo为零，ps为正小，pb为正大，将输出变量均量化到模糊论域区间[0,2]，模糊集合分别为{zo,ps,pb}，其中zo为零，ps为正小，pb为正大，采用三角形隶属度函数对输入输出变量进行模糊化处理，分别对和设计模糊控制规则，采用mamdani算法进行模糊推理，并利用中心法对输出量清晰化处理，得到幂次趋近律参数的具体值，如下所示：
46、；（14）
47、；（15）
48、其中，、分别为第个论域的中心值，为输入变量在第个论域的隶属度。
49、进一步地，所述步骤5中，建立等式约束为：
50、；（16）
51、其中：
52、（17）
53、其中，为重分配后的各轮胎转矩的控制信号，；
54、定义各轮胎利用率为：
55、，；（18）
56、其中，为各轮胎利用率，为轮胎路面摩擦系数；
57、设计轮胎利用率之和函数：
58、；（19）
59、设计转矩分配误差函数：
60、；（20）
61、其中，为权重系数矩阵，为期望横摆力矩；
62、设计转矩重分配的目标函数及约束条件为：
63、；（21）
64、采用二次规划算法进行分配求解，获得重分配后的各轮胎转矩的控制信号。
65、本专利技术带来的有益技术效果：
66、本专利技术的一种分布式电动汽车驱动电机失效的容错控制方法，为了提高驱动电机失效下的分布式电动汽车行驶稳定性，并抑制滑模算法中常规幂次趋近律抖振现象，结合模糊算法搭建了车辆横摆力矩模糊滑模容错控制系统，改进后的幂次趋近律与常规幂次趋近律相比，系统状态向滑模面运动的速率更大，同时可以抑制常规幂次趋近律在原点处出现的抖振问题；并且，系统状态在原点处达到稳态，有效削弱了稳态抖振，使系统具有更好的稳态性能。利用改进幂次趋近律的模糊滑模容错控制下的分布式电动汽车响应更加迅速，具备较好的横摆运动特性；相比于传统幂次趋近律的滑模控制方法，车辆到达稳态更快，并且没有超调，在驱动电机失效后能够快速精确地使系统调整到稳定状态，动态响应优越，鲁棒性改善明显。
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1.一种分布式电动汽车驱动电机失效的容错控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种分布式电动汽车驱动电机失效的容错控制方法，其特征在于，步骤1中，大地坐标系下分布式电动汽车动力学模型为：
3.根据权利要求2所述的一种分布式电动汽车驱动电机失效的容错控制方法，其特征在于，所述步骤2包括以下子步骤：
4.根据权利要求3所述的一种分布式电动汽车驱动电机失效的容错控制方法，其特征在于，步骤3中，定义滑模面函数为：
5.根据权利要求4所述的一种分布式电动汽车驱动电机失效的容错控制方法，其特征在于，所述步骤4中，以和作为模糊算法的输入，将幂次趋近律的系数参数和指数参数作为输出，将输入变量均量化到模糊论域区间[-2,2]，模糊集合分别设为{NB,NS,ZO,PS,PB}，其中NB为负大，NS为负小，ZO为零，PS为正小，PB为正大，将输出变量均量化到模糊论域区间[0,2]，模糊集合分别为{ZO,PS,PB}，其中ZO为零，PS为正小，PB为正大，采用三角形隶属度函数对输入输出变量进行模糊化处理，分别对和设计模糊控制规则，采
6.根据权利要求5所述的一种分布式电动汽车驱动电机失效的容错控制方法，其特征在于，所述步骤5中，建立等式约束为：
...【技术特征摘要】
1.一种分布式电动汽车驱动电机失效的容错控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种分布式电动汽车驱动电机失效的容错控制方法，其特征在于，步骤1中，大地坐标系下分布式电动汽车动力学模型为：
3.根据权利要求2所述的一种分布式电动汽车驱动电机失效的容错控制方法，其特征在于，所述步骤2包括以下子步骤：
4.根据权利要求3所述的一种分布式电动汽车驱动电机失效的容错控制方法，其特征在于，步骤3中，定义滑模面函数为：
5.根据权利要求4所述的一种分布式电动汽车驱动电机失效的容错控制方法，其特征在于，所述步骤4中，以和作为模糊算法的输入，将幂次趋近...
【专利技术属性】
技术研发人员：王强，梁奎，王志勇，王红阳，尚泽明，崔长慧，任泽，赵萍萍，刘宗锋，刘俊龙，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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