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龙图腾网获悉福州大学申请的专利提高重型多轴转向车辆行驶安全性的容错控制系统及方法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：CN116674642B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-06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：202310734443.2，技术领域涉及：B62D6/00；该发明授权提高重型多轴转向车辆行驶安全性的容错控制系统及方法是由杜恒;余亚津;章小龙;刘祺慧;张志忠;黄惠;俞建超;李雨铮设计研发完成，并于2023-06-20向国家知识产权局提交的专利申请。

本提高重型多轴转向车辆行驶安全性的容错控制系统及方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种提高重型多轴转向车辆行驶安全性的容错控制系统及方法，该系统包括：故障诊断模块，用于接收车辆输出的车轮转角信息，判断转向轮是否卡死；上层控制模块，用于当转向轮卡死时，利用自适应滑模控制算法计算出维持车辆稳定所需要的附加侧向力和附加横摆力矩；下层控制模块，用于根据上层控制模块得到的附加力和力矩，对非故障车轮的轮胎侧向力进行优化分配；容错控制模块，用于求解故障发生后轮胎力的容错可行域，判断优化分配后的轮胎侧向力是否在容错可行域的范围内，并根据判断结果为不同的失效模式选择最佳的容错控制器对故障车辆进行容错控制。该系统及方法有利于提高重型多轴车辆转向卡死时的轨迹跟踪精度和横摆稳定性。

本发明授权提高重型多轴转向车辆行驶安全性的容错控制系统及方法在权利要求书中公布了：1.一种提高重型多轴转向车辆行驶安全性的容错控制方法，其特征在于，提供一容错控制系统，包括： 故障诊断模块，用于判断转向轮是否卡死；所述故障诊断模块接收车辆输出的车轮转角信息，判断车轮是否卡死； 上层控制模块，用于当故障诊断模块判定转向轮卡死时，利用自适应滑模控制算法计 算出维持车辆稳定所需要的附加侧向力和附加横摆力矩； 下层控制模块，用于根据上层控制模块得到的和，对非故障车轮的轮胎侧向 力进行优化分配； 容错控制模块，用于求解故障发生后轮胎力的容错可行域，判断优化分配后的轮胎侧向力是否在容错可行域的范围内，并根据判断结果为不同的失效模式选择最佳的容错控制器对故障车辆进行容错控制； 考虑各转向系统不同的失效模式，转向轮卡死总体分为单轴转向轮卡死、两轴转向轮卡死、三轴转向轮卡死三种情况； 当重型多轴车辆单轴卡死，或者双轴同时卡死时，采用容错控制器I对故障车辆进行容错；当重型多轴车辆三轴同时卡死时，采用容错控制器II对故障车辆进行容错； 基于所述容错控制系统的提高重型多轴转向车辆行驶安全性的容错控制方法，包括以下步骤： 步骤S1：建立多轴转向车辆的整车理想动力学模型，通过车轮转角传感器检测车轮的实际转角，与通过零质心侧偏策略计算得到的理想转角进行对比，由故障诊断模块判断车轮是否卡死； 步骤S2：当故障诊断模块判定车轮卡死时，将故障车辆实际的质心侧偏角和横摆角速度与理想的质心侧偏角和横摆角速度的偏差输入上层控制模块中，通过上层控制模块求解出使故障车辆达到期望状态的附加力和力矩； 步骤S3：根据上层控制模块得到的附加力和力矩，以最小化轮胎负荷率为目标，对其余非故障车轮的轮胎侧向力进行优化分配； 步骤S4：求解故障发生后轮胎力的容错可行域，判断优化分配后的轮胎侧向力是否在 容错可行域的范围内，以此来选择最佳的容错控制器对故障车辆进行容错控制；当故障发 生后，如果优化分配后的轮胎侧向力在容错可行域的范围内，则选择容错控制器对故障车 辆进行容错控制，容错控制器以横摆稳定和轨迹跟踪为控制目标；如果优化分配后的轮胎 侧向力不在容错可行域的范围内，则选择容错控制器使故障车辆尽可能保持原来的行驶 轨迹，容错控制器以横摆稳定为主要的控制目标； 建立多轴转向车辆的整车理想动力学模型的具体方法为： 忽略悬架的影响，即忽略车辆的垂向运动、车身前后俯仰以及车辆左右侧倾，只有水平面内的运动；忽略行驶时的空气阻力以及侧向风的扰动；假设各轮胎垂直载荷及侧偏刚度相等； 车辆的理想动力学模型表示为： 1 假设轮胎工作状态在线性区域，得到车辆轮胎侧向力的表达式： 为车辆沿轴方向的合力；为车辆绕轴方向的横摆力矩；为车辆绕轴的 转动惯量；为整车横摆角速度；为整车横摆角加速度；为整车质量；为第轴侧向 力；为质心速度在轴上的分量；为质心速度在轴上的分量；为第轴车轮转 角；表示车辆质心到第轴的距离，在质心之前为正，质心之后为负；为轮胎的侧偏刚 度； 对其余非故障车轮的轮胎侧向力进行优化分配时，为了尽可能有效均匀使用全部的轮 胎，避免特定轮胎在行驶过程中达到严重的负载条件，采用最小化轮胎负荷率为目标来 优化分配轮胎侧向力，其目标函数为： 其中，为各车轮对应的权重，为各车轮受到的垂向力； 求解容错可行域的具体方法为： 先以轮胎摩擦圆原理为依据，求解出轮胎力的有效作用范围，并加入转向系统卡死故障的影响求得轮胎侧向力的容错可行域，然后以轮胎侧向力的容错可行域为基础推导出车辆运行的合力的容错可行域； 根据摩擦圆原理计算出车轮的侧向轮胎力极限值，表示为： 其中，为车辆行驶路面的附着系数，是车辆轮胎纵向力与轮胎侧向力之间的角度， 引入转向系统卡死而导致的车轮轮胎侧向力的变化值为车辆第轴的变化值，求得 轮胎侧向力容错可行域为： 采用容错控制器对优化分配后的轮胎侧向力在容错可行域内的故障车辆进行容错控 制，容错控制器侧重于故障车辆的横摆稳定性控制和轨迹跟踪控制： 容错控制器通过轮胎模型将轮胎侧向力转化为可执行的转角来实现；将轮胎侧向力 公式简化成： 2 其中，为车轮的附加转角； 因此，车轮的附加转角为： 当车辆转向系统卡死对系统影响较大，优化分配的各轮侧向力超出容错可行域的范 围，即优化分配后的轮胎侧向力饱和时，采用容错控制器对故障车辆进行容错控制，容错 控制器侧重于横摆稳定性控制： 容错控制器采用弱化控制输入的方法对车辆进行容错控制，车辆的动态平衡方程式 如下： 其中，为容错控制后得到的满足容错可行域的控制量；为不满足容错可行 域的控制量；为调节控制输入的系数，即为通过调整车辆的行驶速度和前轮转角来修补 转向系统卡死故障带来的影响；自变量，；和为车辆系统的输入量行 驶速度和前轮转角，和为速度和前轮转角的弱化系数，值域为，和为弱化后的 控制输入，即容错控制后的车辆行驶速度和前轮转角。

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