CN116061922B 一种针对车辆未知扰动的复合分层抗干扰控制方法 （北京交通大学）

一种针对车辆未知扰动的复合分层抗干扰本发明提供了一种针对车辆未知扰动的复系统中存在的不确定性，建立基于区间二型T_S行驶和变更车道情况下结合车辆的未知扰动估T_S模糊模型的车辆动力学方程，利用模糊积分2根据车辆动力学分析，考虑车辆在运动过程中存在的未知扰动，建基于所述多源干扰存在下的车辆动力学方程考虑车辆系统中存在的针对多源干扰存在情况设计车辆的模糊干扰观测器，利用所述模糊分别在车辆直线行驶和变更车道情况下结合所述车辆的未知扰动估计结果构造模糊基于所述车辆闭环系统利用观测器和控制器方程设计复合抗干扰抗干扰控制策略控制车辆实际的横摆角速度和质心侧偏角趋近期望的横摆角速度和质心所述的根据车辆动力学分析，考虑车辆在运动过程中存在的考虑车辆在运动过程中存在的未知扰动，建立式(1)所示的多源干扰存在下的车辆动w(r)(2)3力学方程考虑车辆系统中存在的不确定性，建立基于区间二型T_S模糊模型的车辆动力学根据以上分析结果利用包含四个模糊规则的一型T_S模糊系统来描述参数不确定的车e＝_0.01车辆系统建模被改进为具有未知匹配干扰和范数有界干扰的4z(s(r)构造新的隶属度函数：通过对系统确定部分和不确定部分分离，得到式(12)所示的基于区间二型T_S模糊模5i().况下结合所述车辆的未知扰动估计结果构造模糊积分滑模面，根据所述基于区间二型T_Sd()是系统内未知干扰的估计；条件s(t)＝0和i(t)=0,得到如下的等效控制率：将初始控制率(21)和等效控制率(22)带入所述基于区间二型T_S模糊模型的车辆动力模糊系统的状态变量被驱动到预先指定的模糊积分考虑在车道变更的情况下实际车型与期望模型之间的输出6到达模糊积分滑模面的必要条件s(t)＝0和i(t)=0,得到如下的等效控制率：将初始控制率(26)和等效控制率(27)带入原系统中，得到模糊积分模糊系统的状态变量被驱动到预先指定的模糊积分上述式(23)和式(28)分别代表车辆直线行驶和变更车道情况下代入初始控制率和等x()(30)考虑隶属度函数对系统稳定性分析的影响，引入一系列松弛矩阵和参数不保守性较小的稳定性条件，使得(x,t)s0,对应车辆闭环系统在所提抗干扰控制策略作7t)⃞e()'Re(t)(31)考虑隶属度函数对系统稳定性分析的影响，引入一系列松弛矩阵和参数不制车辆实际的横摆角速度和质心侧偏角趋近期望的横摆角速度和8[0002]车辆系统的稳定性是其安全驾驶的重要保障，是目前车由于多种控制理论和方法在解决非线性车辆稳定性控制策略时有着各自的特点和局限性，内部参数不确定性的存在降低了车辆系统的控制性能和控制精度，严重时会发生车辆失[0003]基于上述分析，目前国内外针对基于区间二型T_S模糊模型的车辆建模以及多源干扰的抵消和抑制研究比较少，基于区间二型T_S模糊模型的车辆系统的抗扰动控制还有[0010]分别在车辆直线行驶和变更车道情况下结合所述车辆的未知扰动估计结果构造复合抗干扰控制策略控制车辆实际的横摆角速度和质心侧偏角趋近期望的横摆角速度和9[0013]考虑车辆在运动过程中存在的未知扰动，建立式(1)所示的多源干扰存在下的车[0027]假设车辆行驶过程中转动惯量Iz和质量m具有一定的变化范围，选取各自变化范[0032]根据以上分析结果利用包含四个模糊规则的一型T_S模糊系统来描述参数不确定[0037]车辆系统建模被改进为具有未知匹配干扰和范数有界干扰的区间二型T_S模糊系[0043]考虑区间二型T_S模糊模型隶属度函数未知的特点，引入两个已知权重因子χi(ζ[0046]通过对系统确定部分和不确定部分分离，得到式(12)所示的基于区间二型T_S模下:必要条件s(t)＝0和i(t)=0,得到如下的等效控制率：[0072]将初始控制率(21)和等效控制率(22)带入所述基于区间二型T_S模糊模型的车辆根据到达模糊积分滑模面的必要条件s(t)＝0和s()=0,得到如下的等效控制率：[0090]上述式(23)和式(28)分别代表车辆直线行驶和变更车道情况下代入初始控制率[0094]考虑隶属度函数对系统稳定性分析的影响，引入一系列得到保守性较小的稳定性条件，使得(r,t)s0,对应车辆闭环系统在所提抗干扰控制策[0097]考虑隶属度函数对系统稳定性分析的影响，引入一系列[0101]图1为本发明实施例提供的一种基于车辆未知扰动的复合分层抗干扰控制方法的[0103]图3为本发明实施例提供的一种车辆直线行驶状态下未知干扰估计误差曲线的示[0104]图4为本发明实施例提供的一种车辆直线行驶状态下复合分层抗干扰控制方法中[0105]图5为本发明实施例提供的一种车辆变更车道状态下未知干扰估计误差曲线的示[0106]图6为本发明实施例提供的一种车辆变更车道状态下复合分层抗干扰控制方法中语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该[0111]本实施例提供的基于车辆未知扰动的复合分层抗干扰控制方法用于车辆稳定性析和控制器设计都是基于步骤S2所建立的区间二型T车辆实际的横摆角速度和质心侧偏角趋近期望的横摆角速度和质心[0126]i(t)=AX(t)+B,(u(t)+d(t))+B,w(t)(2)[0132]假设车辆行驶过程中转动惯量Iz和质量m具有一定的变化范围，选取各自变化范[0137]根据以上分析结果，可以利用包含四个模糊规则的一型T_S模糊系统来描述参数[0142]由此，车辆系统建模被改进为具有未知匹配干扰和范数有界干扰的区间二型T_Sχ下:i)Hit模面，根据到达模糊积分滑模面的必要条件s(t)＝0和(t)=0,得到如下的等效控制率：[0189]根据滑模等效控制理论，设置uN(t)为不连续控制率以确保[0196]式(23)和式(28)分别代表车辆直线行驶和变更车道情况下代入初始控制率和等[0200]考虑隶属度函数对系统稳定性分析的影响，引入一系列[0203]考虑隶属度函数对系统稳定性分析的影响，引入一系列[0205]对车辆进行模糊建模得到区间二型T_S模糊模型，该模型包含未知匹配干扰和范g12＝120[0220]本发明实施例提供的一种车辆直线行驶状态下未知干扰估计误差曲线的示意图下复合分层抗干扰控制方法中误差状态曲线的示意图如图6所