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龙图腾网获悉吉林大学申请的专利一种针对电动汽车稳定系统执行器故障的容错控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115892040B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-07发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211357621.6，技术领域涉及：B60W50/02；该发明授权一种针对电动汽车稳定系统执行器故障的容错控制方法是由王德军;顾添骠;张凯然设计研发完成，并于2022-11-01向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种针对电动汽车稳定系统执行器故障的容错控制方法在说明书摘要公布了：一种针对电动汽车稳定系统的执行器故障容错控制方法，包含以下步骤：采集车辆的行驶状态与执行器信息，利用轮胎力可行域与摩擦圆导向范围构建整车行驶状态可行域，根据车辆参考模型计算出状态量的参考值，并根据状态量参考值和实际值作为上层车辆运动控制器的输入，由模型预测控制在整车行驶状态可行域的约束下得到当前工况的合力和合力矩，进而在轮胎力可行域的约束下分配得到轮胎力，将由执行器故障引起的轮胎力变化引入整车动态对控制器重构，首先得到故障后的轮胎力容错可行域以及整车行驶状态容错可行域，将容错可行域作为新的约束进行容错控制，最后对于容错控制无法控制的状况，对参考输入进行重塑，以最大限度保证车辆可以安全行驶。

本发明授权一种针对电动汽车稳定系统执行器故障的容错控制方法在权利要求书中公布了：1.一种针对电动汽车稳定系统执行器故障的容错控制方法，其特征在于，该方法的步骤如下： 步骤一：通过车载传感器实时采集车辆行驶过程中的状态量，得到车辆纵向行驶速度、侧向行驶速度、横摆角速度和方向盘转角，以及包括纵向加速度、侧向加速度，车轮的速度、和路面摩擦系数在内的状态信息； 步骤二：根据步骤一中得到的信息得到轮胎在垂直载荷变化下的摩擦限制以及执行器自身限制计算得到轮胎力可行域；根据状态信息得到摩擦圆导向范围，在摩擦圆导向角范围内的轮胎力可行域计算虚拟导向角，使其对应的整车合力与合力矩最大和最小，即求取虚拟导向角θi，则此时的合力与合力矩即为整车行驶状态可行域的上界与下界；所述整车行驶状态可行域包括： 纵向合力可行域： 侧向合力可行域： 横摆力矩可行域： 其中Fxi,Fyi,θi,Fximmaxi＝1,2,3,4分别为轮胎纵向力、轮胎纵向力导数、轮胎侧向力、轮胎侧向力导数、轮胎力夹角以及由电机转矩转化得到的纵向力上界，θyi,θxi为摩擦圆导向范围，μ为路面摩擦系数，Fzi为轮胎载荷，Fmxi,Fmyi分别为轮胎力可行域中上界与下界虚拟导向角θi对应的纵向力与侧向力极值，δi,θi分别为轮胎转角以及由导向范围计算得到的上界虚拟导向角和下界虚拟导向角并且 步骤三：根据步骤一中得到的状态信息，利用车辆参考模型，得到车辆行驶状态量的参考值，即车辆纵向参考速度Vxre、车辆侧向参考速度Vyre和车辆参考横摆角速度ωrre； 式中其中V0,δ，axre分别为参考模型纵向速度初值，前轮转角以及纵向加速度的给定值，δ为前轮转角，lf为车辆质心到前轮距离，lr为车辆质心到后轮距离，L为车辆轴距，Kf为前轮侧偏刚度，Kr为车辆后轮侧偏刚度，ζ为忽略车辆axre,Vyre微分的补偿性无量纲系数； 步骤四：建立整车模型，采用直接离散线性化的方法把非线性的车辆模型转变为线性模型，根据状态量参考值和实际值的偏差作为上层车辆运动控制器的输入，通过模型预测控制算法得到当前工况的纵向合力、侧向合力以及横摆合力矩即虚拟控制量，其目标函数如下： 其中Np为预测时域，Nc为控制时域，Δuk+i∣k为虚拟控制量，Q,R,ρ为权重因子，ηk+i∣k,ηrefk+i∣k分别为输出状态量和参考值，ε为松弛因子可以问题避免无解； 控制增量约束：ΔUmin≤Δu≤ΔUmax执行器可调节的增量上限； 下层分配控制器将上层控制器的虚拟控制量分配到各个轮上，目标函数如下： 其中，W4×4表示四维对称矩阵，Cii＝1,2,3,4为矩阵中对角线元素分子项表示每个轮胎的加权系数，表达式为：B3×8为控制效率矩阵，可由车辆模型的总体平衡式得到，表达式为： ud为控制向量，udmax,udmin分别为轮胎力可行域中轮胎纵向力侧向力的上界与下界，ud＝[Fx1Fx2Fx3Fx4Fy1Fy2Fy3Fy4]T，u为虚拟控制向量，u＝[∑Fx∑Fy∑Mz]T； 步骤五：忽略故障对侧向力的影响将执行器故障对整车的影响即对车辆电气制动与驱动的作用转化为车轮上轮胎力的变化趋势Fxim＝λiFxi+qii＝1,2,3,4，λi∈[0,1]引入整车系统，根据轮胎力的变化驱动制动的影响重新计算轮胎力的可行域，这里称之为轮胎力容错可行域，进而得到故障后轮胎力的分配约束；根据轮胎力容错可行域重新计算整车行驶状态可行域，这里称之为整车容错可行域；所述整车容错可行域包括： 纵向力容错可行域： 侧向合力容错可行域： 横摆力矩容错可行域： 其中Ffxi,Ffyii＝1,2,3,4分别为轮胎力容错可行域中上界与下界虚拟导向角对应的纵向力与侧向力极值； 步骤六：容错控制器设计，首先，通过改变通过调整上层模型预测控制的约束条件，即由整车行驶状态可行域调整为整车容错可行域其控制量约束， 其次重构下层控制的分配矩阵对轮胎力的分配进行优化使其满足轮胎力容错可行域,其虚拟控制量调整为： 其控制效率矩阵改变如下： 步骤七：当上层控制器输出的虚拟控制量即纵向合力、侧向合力以及横摆合力矩中的一个或多个在nT≥20个连续的采样周期T内始终在整车容错可行域的边界上则认定为严重故障，对于整车容错可行域判定为严重故障的状况，以由模型预测控制得到的控制量与状态量的关系矩阵为依据，综合考虑车辆执行能力和跟踪效果，以整车容错可行域和跟踪偏差设计参考输入重塑方案，跟踪偏差即参考模型公式1得到的参考输入与步骤一采集到的车辆实际状态量的差值，重塑方案的目标函数如下： 其中Yd重塑的参考输入，Yre为原来的参考输入，Ub＝Utb-Ul-Δu表示虚拟控制量对可行域的接近程度，Ul为上一次的虚拟控制量，Utb为与Ul相同符号的可行域边界值，设 由模型预测控制器推导得到的预测公式37Yt＝ψtζt+ΘtΔut+ιtΨt设：Φ＝ψtζt+ιtΨt以及模型预测控制器的控制约束式38调整得到重塑约束如下： 其中Umax，Umin为整车容错可行域的上界与下界，ΔUmax，ΔUmin为给定模型预测控制器的控制增量上限与下限，AI表达式如38为控制量约束转化为控制增量约束转化矩阵为其逆； 最终经计算得到重塑后参考输入为： 其中E为与YY行列数相同的元素全为一的矩阵，ΘtF为Θt的逆； 根据参考输入重塑方案得到重塑状态即重塑纵向速度、重塑侧向速度以及重塑横摆角速度，根据参考模型公式1中纵向参考速度与横摆角速度的等式关系进行讨论，若计算得到的纵向速度与横摆角速度不符合参考模型公式1并且则利用稳态转向模型计算转向角维持原有路线，若则根据参考模型计算转向角改变原有路线对控制系统目标输入的调整，降低速度和改变前轮转角使汽车在减性能的情况下变换轨迹运行；其中ωrc，Vxc为重塑横摆角速度与重塑纵向速度，ωrvx为由重塑纵向速度通过参考模型公式1计算得到的横摆角速度。

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