(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 202211155930.5 (22)申请日 2022.09.22 (71)申请人 西北工业大 学太仓长三角研究院 地址 215400 江苏省苏州市太 仓市科教新 城子冈路27号 (72)发明人 马延　贺亮　陈建林　赵凯星　 (74)专利代理 机构 苏州市方略专利代理事务所 (普通合伙) 32267 专利代理师 王春云 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/15(2020.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 119/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于无源性的侧向车速估计方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于无源性的侧向车速 估计方法， 具体如下： 基于汽车动力学理论， 建立 汽车二自由度侧向动力学系统； 基于无源性理 论， 设计侧向车速观测系统； 获得观测误差动态 系统状态空间模型； 设计增益矩阵， 代入观测误 差动态系统的状态空间模型中， 将观测误差动态 系统转化为期望的端口哈密尔顿系统； 证明侧向 车速观测系统的稳定性和收敛性； 验证在不同方 向盘转角工况下侧向速度估计方法的准确性； 验 证侧向速度估计方法的鲁棒性。 本发 明建立汽车 侧向动力学系统， 设计侧向速度观测系统的增益 矩阵， 将观测误差动态系统转化为期望端口哈密 尔顿系统， 保证侧向速度观测系统的鲁棒性和稳 定性， 同时从理论上分析了侧向速度观测系统的 鲁棒性和稳定性。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 115422764 A 2022.12.02 CN 115422764 A 1.一种基于无源性的侧向车速估计方法， 其特 征在于： 具体的侧向车速估计方法如下： S1： 基于汽车动力学理论， 建立汽车二自由度侧向动力学系统； S2： 通过建立的汽车二自由度侧向动力学系统， 基于无源性理论， 设计侧向车速观测系 统； S3： 通过建立汽车二自由度侧向动力学系统和设计的侧向车速观测系统， 可得观测误 差动态系统的状态空间模型； S4： 设计增益矩阵， 将增益矩阵代入观测误差动态系统的状态空间模型中， 从而将观测 误差动态系统转 化为期望的端口哈密尔顿系统； S5： 基于李雅普诺夫理论， 可证明设计侧向车速观测系统的稳定性和收敛性； S6： 通过MATLAB/Simulink和Carsim软件搭建的高精度联合仿真平台， 验证在不同方向 盘转角工况 下侧向速度估计方法的准确性； S7： 此外， 在测量信号噪声干扰的条件下验证侧向速度估计方法的鲁棒 性。 2.根据权利要求1所述的基于无源性的侧向车速估计方法， 其特征在于： 所述步骤S1中 建立汽车二自由度侧向动力学系统如下： y＝r 公式中： A(x)为状态矩阵， 控制向量， x为系统状态， 为系统状态的导数， δf为前 轮转角， r为横摆角速度， y为系统输出； 其中， x＝[r,vy]T,公式中： vy为侧向车速 。 3.根据权利要求2所述的基于无源性的侧向车速估计方法， 其特征在于： 所述A(x)和 的具体计算方式如下： 其中， vx为纵向车速， m为汽车质量， Iz为汽车横摆惯量， Cf和Cr分别为前后轮侧偏刚度， lf和lr分别为汽车质心到前后轴的距离 。 4.根据权利要求2所述的基于无源性的侧向车速估计方法， 其特征在于： 基于建立的汽 车侧向动力学系统， 设计侧向速度观测器， 其中汽车 的横摆角速度可以通过传感器测量直 接获得， 基于测量得到的横摆角速度， 采用估计算法来设计侧向车速观测系统如下： 其中， 为观测系统状态估 计值， 为观测系统状态估 计值的导数， 为观测系统输出估 计值， 为横摆角速度估计值， L(x)为增益矩阵； 上述 的计算方式如下：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115422764 A 2其中， 为侧向车速估计值。 5.根据权利要求2所述的基于无源性的侧向车速估计方法， 其特 征在于： 所述步骤S3 中通过建立汽车二自由度侧向动力学系统和设计的侧向车速观测系统， 可 得观测误差动态系统的状态空间模型如下： 其中， 所述 的计算方式如下： 所述 的计算方式如下： 其中， 为引入观测系统状态误差， 为引入观测系统状态误差的导数， 为观测系统输 出误差。 6.根据权利要求5所述的基于无源性的侧向车速估计方法， 其特 征在于： 所述增益矩阵L(x)计算过程如下： 其中， 参数r1为非负常数。 7.根据权利要求6所述的基于无源性的侧向车速估计方法， 其特 征在于： 所述步骤S4中， 将增益矩阵代入观测误差动态系统的状态空间模型中， 可得匹配方程成立如下： 再将观测误差动态系统转 化为期望的端口哈密尔顿系统， 即： 其中， 为期望的互联矩阵， 为期望的阻尼矩阵， 为期望的哈密尔顿 函数。 8.根据权利要求7 所述的基于无源性的侧向车速估计方法， 其特 征在于： 所述步骤S5中， 侧向车速观测系统稳定性和收敛性的证明方法如下： 所述期望的互联矩阵 的计算方式如下： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115422764 A 3