基于滑模观测器的汽车轮胎力级联估计方法  

Cascade Tire-force Estimation Method Based on Sliding-mode Observer

作　　者：麻颖俊 郭洪艳[1,2] 陈虹[1,2] 杨斯琦[2] 

机构地区：[1]吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,吉林长春130022 [2]吉林大学控制科学与工程系,吉林长春130022

出　　处：《信息与控制》2016年第2期177-184,共8页Information and Control

基　　金：国家自然科学基金重大研究计划集成项目(91220301);国家自然科学基金青年科学基金资助项目(61403158);国家自然科学基金资助项目(61520106008);国家973计划资助项目(2012CB821202);吉林省教育厅科学技术研究项目(吉教科合字[2016]第429号)

摘　　要：提出了一种新型的基于滑模观测器理论的汽车轮胎力级联估计方法.首先基于单轮滚动动力学模型,以车轮转动角速度及驱动力矩作为输入,针对每个车轮的纵向轮胎力设计了纵向轮胎力滑模观测器.又采用了简化的车辆2自由度模型,以纵向轮胎力估计值、前轮转角、侧向加速度及横摆角速度作为输入,分别设计了前、后轴侧向轮胎力滑模观测器.最后,为验证所设计的观测器的有效性,应用高保真车辆动力学软件ve DYNA进行了仿真研究,并与扩展卡尔曼滤波(extendedKalman filter,EKF)方法进行了对比分析.实验结果表明,基于滑模观测器的车辆轮胎力级联估计方法具有更高的准确性.We present a novel cascade tire-force estimation framework based on the sliding-mode observer method.We estimate each longitudinal tire force on the basis of the single-wheel vehicle model,which uses the angular velocity and driving torque of the wheel as inputs. Then,we apply a simplified 2-degrees-of-freedom（ 2-DOF） vehicle dynamic model to design the front and rear lateral-tire-force sliding-mode observer,and use the estimated longitudinal tire forces,the front-wheel angle,the lateral acceleration,and the yaw rate as the observer inputs. We experimentally evaulate the proposed tire-force estimation method on the high-precision vehicle dynamic software,ve DYNA,and compare the estimation results with those of the extended Kalman filter（ EKF） method. The results demonstrate that the sliding-mode observer has relatively higher accuracy in estimating tire forces.

关 键 词：滑模观测器 车辆轮胎力估计 车辆动力学 扩展卡尔曼滤波(EKF) 

分 类 号：TP182[自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]