(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210683190.6 (22)申请日 2022.06.17 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 张辉　张永康　 (74)专利代理 机构 北京天汇航智知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11987 专利代理师 高永 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种面向操纵稳定性控制的汽车底盘优化 设计方法 (57)摘要 本发明涉及汽车底盘计算机辅助设计技术 领域， 提供了一种面向操纵稳定性控制的汽车底 盘优化设计方法。 该方法包括： 获取汽车底盘设 计要求和基本参数； 设计多套布置方案并搭建底 盘LPV控制 系统模型， 求出所有布 置方案在LPV控 制系统模型下的特征值， 根据 李雅普诺夫第一稳 定性原理， 筛选并去除底盘LPV控制系统模型下 的状态矩阵的特征值存在正值的布置方案， 保留 特征值均为负值的布置方案， 计算并选择具有最 小上界的布置方案作为目标的布置方案。 本发明 避免了基于经验的布置方法带来的局限性， 选择 性能指标最优的方案， 得到的最终方案具有更强 的鲁棒性。 权利要求书4页 说明书9页 附图3页 CN 115186373 A 2022.10.14 CN 115186373 A 1.一种面向操纵稳定性控制的汽车底盘优化设计方法， 其特 征在于， 包括： S1获取底盘设计要求和基本参数， 并基于所述基本参数设计多套布置方案， 其中， 布置 方案包括各 上装负载在底盘上的安装位置； S2基于底盘设计要求和基本参数， 搭建底盘LPV控制系统模型， S21将底盘模型简化 为二自由度车辆模型； S22将所述二自由度车辆模型的质心侧偏角和横摆角速度作为状态变量， 前轮转角作 为控制输入， 由所述状态变量和所述控制输入获得状态空间模型； S23基于所述状态空间模型， 获得 所述底盘LPV控制系统模型； S3根据所述底盘LPV控制系统模型， 求出所有布置方案在LPV控制系统模型下的特征 值， 根据李雅普诺夫第一稳定性原理， 筛选并去除所述底盘LPV控制系统模型下的状态矩阵 特征值存在正值的布置方案， 保留所述底盘LPV控制系统模型下 的状态矩阵特征值均为负 值的布置方案； S4基于所述底盘LPV控制系 统模型， 计算所有布置方案中由输入引起的输出变化的上 界， 选择其中具有最小上界的布置方案作为目标的布置方案 。 2.根据权利要求1所述的汽车底盘优化设计方法， 其特 征在于， 所述S1中汽车底盘设计要求包括底盘运行的速度区间和底盘布置的尺寸约束； 所述底盘 基本参数包括底盘的质量和尺寸以及上装负载的质量和尺寸。 3.根据权利要求1所述的汽车底盘优化设计方法， 其特征在于， 所述S22中状态空间模 型的表达式如下： 其中， 状态向量 ， 状态向量的导数为 ，yz(t)为输出， t为时间， 输入矩 阵 ， 控制矩阵 ， 输出矩阵 Cz=[0 1]； 其中， 整备质量 m为底盘质量与上装负载的质量之和， δ为前轮转角， β为二自由度车辆 模型的质心侧偏角， ω为二自由度车辆模型的横摆角速度， lf和lr分别为二自由度车辆模型 的质心到前轴和 后轴的距离， cf和cr分别为底盘前轮和后轮的侧偏刚度， vx为底盘的纵向车 速，Iz为底盘的总转动惯量。 4.根据权利 要求3所述的汽车底盘优化设计方法， 其特征在于， 所述S23中底盘LPV控制 系统模型的获得， 包括： a.将每个上装负载简化为立方体， 设各立方体大小不同， 获得各立方体绕自身几何中 心的转动惯量； 权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115186373 A 2其中，li为上装负载立方体长度， wi为上装负载立方体宽度， mi为上装负载立方体质量， Ii为上装负载立方体绕自身几何中心的转动惯量， i为上装负载编号； 根据平行轴定理， 计算每 个上装负载到底盘几何中心的转动惯量； 其中， 为上装负载到底盘几何中心的转动惯量， Ldis为上装负载几何中心到底盘几何 中心的距离； 基于每个上装负载到底盘几何中心的转动惯量 ， 获得总转动惯量； b.通过所述二自由度车辆模型的质心到前轴的距离和所述二自由度车辆模型的质心 到后轴的距离， 分别获得底盘前后轮胎的侧偏刚度； c.基于所述总转动惯量、 所述底盘前后轮胎的侧偏刚度和预先设定的汽车运行速度区 间， 获得所述底盘LPV控制系统模型。 5.根据权利要求4所述的汽车底盘优化设计方法， 其特征在于， 所述上装负载包括上装 工作设备、 控制总成、 增程器和电池， 总转动惯量的计算式如下： 其中，IZ表示底盘的总转动惯量， Ichassis是底盘车架的转动惯量， 是上装工作设备到 底盘几何中心的转动惯量， 是控制总成到底盘几何中心的转动惯量， 是增程器的到 底盘几何中心的转动惯量， 是电池到底盘几何中心的转动惯量； 所述底盘前后轮胎的侧偏刚度计算式如下： cf=kG1 cr=kG2 其中，G1和G2分别表示前后轴的垂直载荷， k为比例常数； 其中，L表示底盘轴距， 汽车运行速度区间为： 其中，vx为底盘的纵向车速， 为底盘最低纵向车速， 为底盘最高纵向车速 。 6.根据权利 要求5所述的汽车底盘优化设计方法， 其特征在于， 所述S23中底盘LPV控制 系统模型的表达式如下： 其中， 底盘LPV控制系统模型的状态向量为 ， 底盘LPV控制系统模型的状态向 量的导数为 ，αl是根据速度获得的时变参数， 矩阵对 （ Al,Bl） 代表底盘LPV控制系统模权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115186373 A 3