基于智能轮胎的全轮转向车辆侧向跟踪控制

轮胎动力学的准确表征对于发展自动驾驶道路车辆的控制策略至关重要，因为轮胎行为通过在轮胎-路面界面产生力量和力矩显著影响车辆的行驶性能和稳定性。智能轮胎技术已成为感知关键变量（如路面摩擦、轮胎压力和磨损状态）以及估计运动学和动力学状态（如车辆速度和轮胎力量）的有前景的工具。然而，大多数现有估计和控制算法依赖经验关联或机器学习方法，需要大量标定且对运行条件敏感。相比之下，基于模型的技术采用部分微分方程（PDE）表示轮胎动力学的无限维特征，提供了更稳健的方法。本文提出一种 novel model-based、输出反馈的全轮转向车辆侧向跟踪控制策略，集成分布式轮胎动力学与智能轮胎技术。主要贡献包括在低速度下抑制微晶振动现象并通过力控制实现路径跟踪，通过估计轮胎侧滑角、车辆运动学和侧向轮胎力量实现。所提控制器和观测器基于ODE-PDE系统的表述，代表刚体动力学和分布式轮胎行为。本工作标志着首个针对集成分布式轮胎表征并搭配智能轮胎技术的车辆系统实施严谨控制策略。