47、电动汽车横向动力学分数阶滑模控制器设计与车辆全局底盘控制架构研究

电动汽车横向动力学分数阶滑模控制器设计与车辆全局底盘控制架构研究

1. 电动汽车横向动力学分数阶滑模控制器设计

车辆横向动力学控制在过去几十年一直备受关注。近年来，电动汽车市场发展迅速，其用电气系统取代部分机械和液压部件，提高了可靠性，降低了成本和重量。同时，先进的电子控制器如直接横摆力矩控制系统（DYC）和防抱死制动系统（ABS），保障了车辆乘客的安全和舒适性。

车辆横向动力学行为可用非线性模型表示，其非线性主要源于横向摩擦力。为处理该系统，人们设计了多种非线性控制策略，如基于Takagi - Sugeno（T - S）模糊控制技术的方案、人工智能控制方法以及滑模控制（SMC）等。近年来研究表明，分数阶滑模控制器（FOSMC）在快速性和准确性方面优于传统SMC，其核心是用分数阶导数或积分替代整数阶的。

• 车辆横向动力学数学模型

  • 假设纵向速度(V_x)恒定且转向角(\delta_f)较小，忽略车辆的侧倾、俯仰和垂直悬架运动，车辆横向动力学模型可简化为：
    [
    \begin{cases}
    mV_x(\dot{\beta} + r) = 2(F_{yf} + F_{yr}) \
    I_z \dot{r} = 2(a_f F_{yf} + a_r F_{yr}) + \Delta M_z
    \end{cases}
    ]
    其中，(r)为横摆角速度，(\beta)为侧偏角，(I_z)为横摆惯性矩，(m)为簧载质量，(F_{yf})和(F_{yr})分别为前后轮侧向力。
  • 前后轮侧向力可通过半经验Pacej