面向过驱动复杂约束下汽车底盘集成控制分配关键问题研究

With the development of the automobile electronic technology, there comes more and more electronic control system in vehicles. These systems make the hardware structure of the vehicle more complicated, though they improve the performance of modern vehicles at the same time. As more and more new types of actuators applied on modern vehicles, the vehicle chassis system has become a typical overdrive system. In overdrive systems, there are mutual influence and restriction on hardware among each control system, meanwhile, there are also coupling and interference on the control target and control implementation.This project try to do the research of the key issues in vehicle integration control systems, and searches new theories and methods to improve the quality and performance of modern vehicles. This project will do the constrained optimization of vehicle integrated control system. First, establishing the mathematical description of complex constraints, then choosing an appropriate control allocation algorithm to optimize the vehicle chassis system, which consists of power system and vehicle dynamic system..At the same time, a real-time numerical optimization method is established to ensure the real-time operation of the vehicle. Finally, the project will do the research of control allocation methods considering the dynamic characteristics of actuators.

随着汽车电子技术的发展，汽车底盘架构中出现越来越多的电子控制系统，这些系统在给汽车整体性能带来提升的同时，也使得汽车的硬件结构变得复杂。随着越来越越多的新型执行机构在汽车上的应用，汽车底盘控制变成一个典型的过驱动系统。各个控制系统在硬件上存在着相互的影响和制约，在控制目标和控制实现上也存在着耦合与干扰。本项目拟通过进行面向过驱动汽车集成控制的关键问题研究，在新的底盘架构下提出新的理论和新方法，从而提高整车的质量和性能。本项目将进行基于约束优化的汽车集成控制系统设计，通过建立汽车复杂约束的数学描述，选择合适的控制分配算法对底盘系统与动力系统、能量系统与车辆动力学进行集成。同时，进行实时的数值求解优化，保证控制算法在车辆上的实时运行。最后，本项目拟进行考虑执行器动态特性的控制分配方法研究，从而为其在汽车集成控制中的应用提供理论依据。

汽车电子控制技术不仅代表了未来汽车技术发展的趋势，也是应对汽车工业发展面临的节能、环保、安全和拥堵等诸多挑战的关键技术途径。随着功能的不断增多、结构不断地复杂化，汽车电控系统往往具有较强的动态耦合特征，其控制目标多样且具有普遍的矛盾特征，控制手段冗余且具有较强的动态约束和非线性特征。因此，对汽车电控系统进行集成，能够提高控制系统效率，并最大程度上提升汽车的整体性能。.本项目建立对汽车电控系统各执行器和轮胎力等复杂的约束关系，以及多目标的数学描述；建立了基于复杂约束下多目标优化的汽车集成控制方法。在此基础上，通过分析各执行器的动态特性，建立了考虑执行器动态特性的过驱动控制分配方法。提出的复杂约束下多目标优化的汽车集成控制方法，解决了传统集成控制由于约束缺失或定义不准确导致优化求解无法实现，或不能充分发挥执行器效率的问题。提出的考虑执行器动态特性的轮胎力分配方法，降低了基于执行器稳态特性分配导致的分配误差，提高了控制性能和效率。项目得到考虑执行器动态特性的控制分配实验数据，结果表明考虑执行器动态特性的控制分配方法提高了系统的瞬态响应性能，也降低了控制能量需求。