在充满智能化的未来，汽车科技正在不断地突破传统界限。在这篇文章中，我们将探讨线控转向系统中的一个关键问题——在特定情境下（如线控转向执行机构失效时），如何协同控制轨迹跟踪和横摆稳定性以确保智能电动汽车的安全和高效运行。我们将重点关注一种基于差动转向与直接横摆力矩协同的容错控制方法。
一、研究背景与问题描述
近年来，随着电动汽车技术的快速发展，线控转向系统在智能电动汽车中的应用越来越广泛。然而，在实际应用中，线控转向执行机构可能由于各种原因出现失效的情况。在这种情况下，如何确保车辆在面对轨迹跟踪和横摆稳定性问题时仍能保持稳定性和安全性，成为了研究的重点。
二、方法与策略
针对上述问题，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，确保车辆在轨迹跟踪时的稳定性。下层控制器则以轮胎负荷率为目标，利用有效集法实现四轮转矩优化分配。
1. 分层控制架构
该控制方法采用分层控制架构，包括以下几个层次：
模型预测控制层：基于车辆动力学模型和传感器数据，预测车辆在不同工况下的需求转角和横摆力矩。
前轮转角跟踪控制策略设计：根据上层控制器输出的期望转角，设计出适合于执行机构失效情况的跟踪控制策略。
四轮转矩优化分配：考虑轮胎负荷率和实际行驶情况，通过Simulink模型进行优化分配。
2. 实现方式
在实际应用中，可以通过以下步骤来实现这种控制方法：
利用carsim数据，构建车辆动力学模型和传感器数据模型。
利用模型预测控制方法求解期望前轮转角和附加横摆力矩。
设计基于滑模变结构的前轮转角跟踪控制策略。
优化分配四轮转矩，保证车辆的稳定性和高效性。
三、仿真案例与分析
为了更直观地展示这种方法的效果，我们选择了一个特定的仿真案例进行分析。该案例描述了一种线控转向执行机构失效的情况，通过此场景展示了差动转向与容错控制方法在实际应用中的效果。
从Simulink模型中可以看出，当线控转向执行机构失效时，车辆仍然能够保持稳定的轨迹跟踪和横摆稳定性。这得益于差动转向与直接横摆力矩协同的控制策略，以及四轮转矩优化分配的实现。通过这种方式，车辆能够在面对各种工况时保持稳定性和安全性。
四、结论与展望
总的来说，这种基于差动转向与直接横摆力矩协同的容错控制方法在智能电动汽车中的应用具有重要的意义。它不仅可以确保车辆在面对轨迹跟踪和横摆稳定性问题时仍能保持稳定性和安全性，还可以提高车辆的稳定性和效率。未来，随着技术的不断进步，这种容错控制方法有望在更多的智能电动汽车中应用，为人们的出行带来更多的便利和舒适性。
