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分布式驅(qū)動(dòng)車輛軌跡跟蹤與穩(wěn)定性多智能體協(xié)同控制研究
當(dāng)車輛在高速行駛時(shí)突然轉(zhuǎn)向以躲避障礙物時(shí)，急劇轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤可能會(huì)導(dǎo)致車輛失去穩(wěn)定，從而發(fā)生側(cè)滑、側(cè)翻等危險(xiǎn)情況。如果配備了穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，它可以通過向車輛施加橫擺扭矩以降低車輛失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。
電動(dòng)汽車根據(jù)驅(qū)動(dòng)形式可分為：集中式驅(qū)動(dòng)及分布式驅(qū)動(dòng)。其中，后者具有底盤布置靈活、空間利用率高等優(yōu)點(diǎn)，更為重要的是其各輪轉(zhuǎn)矩獨(dú)立可控，進(jìn)而可以通過合理的分配各輪的轉(zhuǎn)矩以調(diào)整車身位姿，在車輛有失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，抑制其失穩(wěn)趨勢(shì)，因此，分布式電驅(qū)動(dòng)車輛是汽車電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的天然載體。在穩(wěn)定性控制方面，分布式電驅(qū)動(dòng)汽車通常采用分級(jí)控制結(jié)構(gòu)，分別優(yōu)化上層的橫擺力矩需求和下層的扭矩分布。
底盤作為車輛的關(guān)鍵組成部分，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)力學(xué)控制的核心，在底盤集成度不斷提高的趨勢(shì)下，對(duì)于整車集成控制發(fā)展而言，探索穩(wěn)定性控制及軌跡跟蹤兩者的協(xié)同控制具有深遠(yuǎn)影響。目前大部分研究均未考慮到穩(wěn)定性控制與軌跡跟蹤控制之間的協(xié)同，但是，該兩者之間的協(xié)同又是極其重要的研究點(diǎn)，其不僅對(duì)于提升車輛的安全性具有重要意義，且是底盤高度集成所不可缺少的一環(huán)。
因此，本文將以分布式電驅(qū)動(dòng)車輛作為研究對(duì)象，研究分布式智能車輛軌跡跟蹤與穩(wěn)定性多智能體協(xié)同控制。首先，采用分層架構(gòu)設(shè)計(jì)了軌跡跟蹤與穩(wěn)定性的多智能體協(xié)同控制的框架，上層控制器基于博弈論解算得到在避障時(shí)同時(shí)兼顧軌跡跟蹤精度及車輛的穩(wěn)定性所需要施加的附加橫擺力矩，下層控制器則完成對(duì)上層控制器解算得到的附加橫擺力矩的跟蹤控制。
[1. 分布式驅(qū)動(dòng)車輛穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性分析]
如圖1所示，對(duì)于前輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向車輛而言，其等速行駛時(shí)，在前輪角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為等速圓周行駛狀態(tài)，常用穩(wěn)態(tài)橫擺角速度與前輪轉(zhuǎn)角之比來評(píng)價(jià)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，該比值稱為穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益，也稱為轉(zhuǎn)向靈敏度，以符號(hào)
表示。
車輛處于轉(zhuǎn)向穩(wěn)態(tài)時(shí)，橫擺角速度
為定值，此時(shí)
、
，代入車輛二自由度模型中，可得穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益表達(dá)式如下：
(1)
其中，L為前軸與后軸之間的距離；，稱其為穩(wěn)定性因數(shù)。
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