随着汽车科技的不断发展，智能化与电动化的趋势愈发明显。在这个背景下，研究四轮轮毂电机驱动的智能电动汽车在线控转向系统失效情况下的轨迹跟踪和横摆稳定性协同控制技术，具有重要的实际应用价值。以下，我将围绕该段文字展开，以中文技术博客的形式进行详细探讨。
一、背景与意义
在线控转向系统执行机构失效的情况下，对智能电动汽车的轨迹跟踪和横摆稳定性协同控制显得尤为重要。这不仅能确保车辆在复杂路况下的稳定性和安全性，还能提高驾驶的舒适性和便捷性。因此，研究这种基于差动转向与直接横摆力矩协同的容错控制方法，对于推动电动汽车技术的进步具有重要意义。
二、研究内容与方法
1. 研究对象与模型
本研究以四轮轮毂电机驱动的智能电动汽车为研究对象，重点分析线控转向系统执行机构失效时的轨迹跟踪和横摆稳定性协同控制问题。同时，为了更好地模拟实际车辆运行情况，我们采用了carsim数据cpar文件进行仿真分析，并构建了Simulink模型。
2. 容错差动转向控制策略
在面对线控转向系统执行机构失效的情况时，我们提出了一种基于差动转向与直接横摆力矩协同的容错控制方法。该方法采用分层控制架构，上层控制器基于模型预测控制方法求解期望前轮转角和附加横摆力矩。下层控制器则以轮胎负荷率最小化为目标，利用有效集法实现四轮转矩优化分配。这种协同控制策略能够确保在转向失效的情况下，车辆仍能保持稳定的轨迹跟踪和横摆稳定性。
3. 控制策略的实现
为实现上述控制策略，我们采用了以下具体措施：
（1）分层控制架构的设计：采用分层控制架构，上层控制器负责求解期望前轮转角和附加横摆力矩，而下层控制器则负责根据实际需求进行四轮转矩优化分配。这种设计确保了控制的灵活性和可扩展性。
（2）模型预测控制方法的运用：模型预测控制方法是一种基于预测的优化算法，可以有效地解决复杂系统的优化问题。该方法在本次研究中被用于求解期望前轮转角和附加横摆力矩。
（3）前轮转角跟踪控制策略的设计：设计基于滑模变结构控制的前轮转角跟踪控制策略，确保车辆在面对转向失效时仍能保持稳定的轨迹跟踪。这种控制策略可以有效地抑制外部干扰和内部不确定性，提高系统的稳定性。
（4）轮胎负荷率最小化目标的应用：以轮胎负荷率最小化为目标，利用有效集法实现四轮转矩优化分配。这可以确保车辆在各种路况下都能获得最佳的行驶性能。
4. 实验与分析
为了验证上述控制策略的有效性，我们进行了实验与分析。通过仿真和实际测试相结合的方式，验证了该方法在面对线控转向系统执行机构失效时的轨迹跟踪和横摆稳定性协同控制能力。实验结果表明，该方法能够有效地提高车辆在复杂路况下的稳定性和安全性。
三、结论
综上所述，本研究针对线控转向系统执行机构失效时的轨迹跟踪和横摆稳定性协同控制问题，提出了一种基于差动转向与直接横摆力矩协同的容错控制方法。该方法采用分层控制架构，通过模型预测控制方法和滑模变结构控制策略的实现，确保了车辆在面对转向失效时的稳定性和安全性。同时，通过有效的四轮转矩优化分配，提高了行驶性能和驾驶舒适性。该研究为电动汽车技术的发展提供了有益的参考和借鉴。
