江苏大学潘公宇获国家专利权
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龙图腾网获悉江苏大学申请的专利一种适用于线控前轮转向的稳定性控制方法及装置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:CN118877072B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-07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:202410900139.5,技术领域涉及:B62D6/00;该发明授权一种适用于线控前轮转向的稳定性控制方法及装置是由潘公宇;刘艳旭;熊浩东;李桐设计研发完成,并于2024-07-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种适用于线控前轮转向的稳定性控制方法及装置在说明书摘要公布了:本发明公开了一种适用于线控前轮转向的稳定性控制方法及装置,以横摆角速度增益和侧向加速度增益不变为基础,提出了一种变角传动比设计方案,利用局部加权回归和样条插值法对设计得到的角传动比曲线进行平滑处理,确保传动比曲线的连续性和稳定性。将采集到的车辆横摆角速度、侧向加速度和理想横摆角速度、侧向加速度作差,得到横摆角速度和侧向加速度误差,利用线性二次型调节器LQR控制器计算附加前轮转角作为初始值,然后在模型预测控制MPC框架下进行滚动优化,将LQR输出作为初始参考,优化得到最终控制输入。通过这种方法,车辆的横摆角速度误差和侧向加速度误差可以得到有效控制,从而提高车辆的稳定性和操控性能。
本发明授权一种适用于线控前轮转向的稳定性控制方法及装置在权利要求书中公布了:1.一种线控前轮转向的稳定性控制方法,其特征在于,包括如下: 步骤1,设计理想传动比曲线,根据不同车速的不同区间设置传动比,所述车速的不同区间包括低速区、中速区、高速区; 步骤2,在低速区阶段设置固定传动比; 步骤3,在中速区阶段,根据固定侧向加速度增益,根据不同的车速实现变传动比; 所述步骤3中,中速区的变传动比设置如下: 步骤4在高速区阶段,采用综合固定横摆角速度增益和侧向加速度增益的方法来设计传动比; 所述步骤4中,高速区的传动比设置如下: 其中,θfw为前轮转角,θsw为方向盘转角,k1前轮的轮胎侧偏刚度,k2后轮的轮胎侧偏刚度,v为车速,m为整车质量,a质心到前轴距离,b为质心到后轴距离,L为整车轴距,Kw和Kay为权重系数,Kw+Kay=1,i为传动比,iay为固定侧向加速度得到的传动比,iw为固定横摆角速度增益得到的传动比,ωr为横摆角速度,ay为侧向加速度,Gay为侧向加速度增益,Gwr为稳态横摆角速度增益,其值为0.16~0.33s-1; 步骤5将采集到的车速和相应的传动比作为数据点,对数据点进行局部加权回归处理,得到初步平滑的转向传动比曲线;在初步平滑的基础上,进一步采用样条插值法对转向传动比曲线进行细化和平滑处理,得到符合变传动比要求的理想转向传动比曲线; 步骤6建立线控转向执行机构的动力学模型,并变换为状态空间方程的形式; 所述步骤6中,动力学模型建模如下: 建立线控转向执行电机的动力学模型 式中,TM转向电机输出转矩;JM为转向电机转动惯量;θM为转向电机转角;BM为转向电机阻尼系数;K2为转向电机扭转刚度;GM转向电机减速器减速比;Xr为齿轮齿条位移;rp为转向器分度圆小齿轮半径; 将转向执行电机的电机模型进行简化: 电机的电流与电磁转矩关系为: TM=Kt2iM 式中,UM为转向电机两端电压;RM为转向电机电枢电阻;LM为转向电机电感;iM为转向电机电流;KM为转向电机电磁转矩系数;Kt2为转向电机的反电动势系数; 建立齿轮齿条模块的数学模型表达式为: 式中,Mr为齿轮齿条质量;Br为齿轮齿条阻尼系数;Kkpi为转向轮主销扭转刚度;NLi为齿条至前轮传动比;θfwi为转向轮转角;i=1,2,分别对应前轮和后轮; 建立转向轮系统动力学微分方程: 式中,Jfwi为前轮主销转动惯量;Bkpi为转向轮阻尼系数;TZi为转向论转动回正力矩; 对动力学模型进行线性化,得到状态空间方程: u=θLQR 其中,x是状态误差向量,包含横摆角速度和侧向加速度误差等状态变量,u是控制输入,即前轮附加转角,A是系统矩阵,描述了状态变量之间的关系,B是输入矩阵,描述了控制输入对状态的影响; 步骤7设计LQR控制器;获取转向系统的状态信息,包括:横摆角速度和侧向加速度,分别将它们与理想的横摆角速度和侧向加速度作差,差分别记作e1、e2,作为LQR控制器的输入信号,LQR控制器的输出量为前轮附加转角△θLQR,将附加前轮转角Δθfw与初始的前轮转角θfw之和作为新的车辆前轮转角θfw,输出给车辆,使得车辆的横摆角速度ωr更好的跟踪理想横摆角速度; 步骤8设计MPC控制器,预测未来多个时刻的车辆状态,进一步优化LQR控制器输出附加前轮转角△θLQR。
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