電動汽車穩(wěn)定性控制中的車體側(cè)偏角觀測器研究(專業(yè)版)
【正文】 試驗結(jié)果表明，在線性和非線性區(qū)，車體側(cè)偏角β、橫擺角速度和車體側(cè)向加速度的觀測值可以較好地反映真實值的變化趨勢，觀測器的響應(yīng)時間和精度都可滿足車輛穩(wěn)定性控制的要求。但路面摩擦系數(shù)及輪胎載荷的變化會對輪胎側(cè)偏剛度產(chǎn)生較大的影響。2． 輪轂電機式電動汽車模型通常采用的四輪車輛模型由于具有非線性特性，不能應(yīng)用于線性觀測器的設(shè)計中。因此我們使用了如圖1所示的電動汽車的雙輪二自由度運動模型。另外，當輪胎的側(cè)偏角較大，輪胎進入非線性特性區(qū)域時，輪胎側(cè)偏剛度也會發(fā)生變化。雖然目前還沒有應(yīng)用精確測試的數(shù)據(jù)直接驗證輪胎側(cè)偏剛度的辨識結(jié)果，但是在本文構(gòu)造的觀測器中，由于β角與輪胎側(cè)偏剛度是相互推定的，因此從β角觀測的良好效果可以反映出輪胎側(cè)偏剛度的辨識也是準確有效的。圖7轉(zhuǎn)向角輸入較大，車輛處于非線性區(qū)的試驗結(jié)果。5． 輪胎側(cè)偏剛度辨識上述魯棒性設(shè)計可較好地觀測器的效果。Hori研究室提出的β角觀測器是在易于實施的線性觀測器基礎(chǔ)上進行了反饋矩陣魯棒性設(shè)計，并采用了β角與輪胎側(cè)偏剛度互相推測的在線辨識方法，克服了模型誤差的影響，從而顯著提高了β角的推測精度和魯棒性[2]。圖1 電動汽車的二自由度運動模型圖1中，P為車輛的重心，為P到前軸的距離，為P到后軸的距離，為前輪側(cè)偏角，為后輪側(cè)偏角，為轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角度，v為車速。這種輪胎側(cè)偏剛度在不同工況下的變化，使觀測器的模型與車輛的實際運行狀態(tài)產(chǎn)生很大的差別，這對于所構(gòu)成的觀測器的魯棒性和收斂性都是不利的。從圖7的試驗結(jié)果還可看出，在轉(zhuǎn)向角較大，側(cè)偏剛度辨識值有較大的下降，充分反映出輪胎進入了非線性工作區(qū)。圖6為轉(zhuǎn)向角輸入較小，車輛處于線性區(qū)的試驗結(jié)果。通過比較式（9）和（10），觀測誤差的狀態(tài)方程可表示如下： （11）顯然，對于式（11），最大限度地消除模型參數(shù)誤差的影響，提高觀測器魯棒性的最佳條件為：因此，基于極點配置以及上述魯棒性的考慮，增益矩陣K可按下式取值：其中，λ1 和λ2 為觀測器設(shè)定的極點。 2. Institute of Industrial Science, the University of Tokyo, Tokyo 1538505, Japan.） Corresponding author: G
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