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龍圖騰網(wǎng)恭喜南京航空航天大學(xué)申請的專利基于非線性輪胎模型的四輪轉(zhuǎn)向車輛預(yù)測控制方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號為：CN114578688B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-05-27發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為：202210037771.2，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G05B13/04；該發(fā)明授權(quán)基于非線性輪胎模型的四輪轉(zhuǎn)向車輛預(yù)測控制方法是由吳子涵;王春燕;趙萬忠;張自宇;劉津強(qiáng);王一松;何鵬設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2022-01-13向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。

本基于非線性輪胎模型的四輪轉(zhuǎn)向車輛預(yù)測控制方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明公開了一種基于非線性輪胎模型的四輪轉(zhuǎn)向車輛預(yù)測控制方法，首先建立非線性輪胎模型和三自由度非線性四輪轉(zhuǎn)向動(dòng)力學(xué)模型；然后依據(jù)非線性輪胎模型中的等效側(cè)偏剛度對輪胎側(cè)偏特性曲線進(jìn)行工作域劃分，工作域包含線性區(qū)域、非線性區(qū)域和飽和區(qū)域；最后分別建立與線性區(qū)域、非線性區(qū)域和飽和區(qū)域?qū)?yīng)的三個(gè)四輪轉(zhuǎn)向模型預(yù)測控制子系統(tǒng)，描述整體非線性四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的預(yù)測控制方法能夠?qū)⑤喬シ蔷€性問題轉(zhuǎn)化為控制系統(tǒng)的線性問題，提高了控制系統(tǒng)模型精度，保證了四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的跟蹤精度和穩(wěn)定性。

本發(fā)明授權(quán)基于非線性輪胎模型的四輪轉(zhuǎn)向車輛預(yù)測控制方法在權(quán)利要求書中公布了：1.基于非線性輪胎模型的四輪轉(zhuǎn)向車輛預(yù)測控制方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1，建立非線性輪胎模型和三自由度非線性四輪轉(zhuǎn)向動(dòng)力學(xué)模型；步驟1.1，利用Dugoff模型建立非線性輪胎模型： 式中，F(xiàn)y為輪胎側(cè)向力；Cα為輪胎側(cè)偏剛度；α為輪胎側(cè)偏角；Fz為輪胎垂向載荷；s為縱向滑移率；步驟1.2，建立三自由度非線性四輪轉(zhuǎn)向動(dòng)力學(xué)模型： 式中，為全局坐標(biāo)系橫向位移速度；為全局坐標(biāo)系縱向位移速度；為車身坐標(biāo)系橫向速度；為車身坐標(biāo)系縱向速度；為航向角；為橫擺角速度；δf為前輪轉(zhuǎn)角；δr為后輪轉(zhuǎn)角；m為整車質(zhì)量；Iz為繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；為車身坐標(biāo)系縱向加速度；為車身坐標(biāo)系橫向加速度Csf、Csr分別為前輪縱向剛度、后輪縱向剛度；sf、sr為分別前輪滑移率、后輪滑移率；Cαf、Cαr分別為等效前輪側(cè)偏剛度、等效后輪側(cè)偏剛度；a為前軸與質(zhì)心距離；b為后軸與質(zhì)心距離；步驟2，依據(jù)非線性輪胎模型中的等效側(cè)偏剛度對輪胎側(cè)偏特性曲線進(jìn)行工作域劃分，所述工作域包含線性區(qū)域、非線性區(qū)域和飽和區(qū)域；步驟2.1，依據(jù)輪胎模型繪制輪胎側(cè)偏特性曲線，獲取側(cè)偏角和輪胎橫向力數(shù)值的對應(yīng)關(guān)系；步驟2.2，依據(jù)輪胎側(cè)偏特性曲線，計(jì)算側(cè)偏角和等效側(cè)偏剛度的對應(yīng)關(guān)系，選取等效側(cè)偏剛度為0.9倍的初始等效剛度時(shí)對應(yīng)的側(cè)偏角為線性區(qū)域與非線性區(qū)域的第一分界點(diǎn)，選取橫向力數(shù)值達(dá)到最大值時(shí)對應(yīng)的側(cè)偏角為非線性區(qū)域與飽和區(qū)域的第二分界點(diǎn)；步驟2.3，劃分零點(diǎn)至第一分界點(diǎn)的區(qū)域?yàn)榫€性區(qū)域；劃分第一分界點(diǎn)至第二分界點(diǎn)的區(qū)域?yàn)榉蔷€性區(qū)域；剩余部分為飽和區(qū)域；步驟3，分別將線性區(qū)域、非線性區(qū)域、飽和區(qū)域的非線性輪胎模型代入三自由度非線性四輪轉(zhuǎn)向動(dòng)力學(xué)模型，建立線性區(qū)域、非線性區(qū)域、飽和區(qū)域的四輪轉(zhuǎn)向模型預(yù)測控制子系統(tǒng)來描述整體非線性四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，并據(jù)此進(jìn)行預(yù)測控制；步驟3.1,選取全局坐標(biāo)系橫向位置、全局坐標(biāo)系縱向位置、車身坐標(biāo)系橫向速度、車身坐標(biāo)系縱向速度、航向角和橫擺角速度為狀態(tài)量，選取前輪轉(zhuǎn)角和后輪轉(zhuǎn)角為控制量： u＝[δfδr]T式中，ψ為狀態(tài)量；Y為全局坐標(biāo)系橫向位置；X為全局坐標(biāo)系縱向位置；u為控制量；對三自由度非線性四輪轉(zhuǎn)向動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行線性化處理： 式中，為t時(shí)刻狀態(tài)量導(dǎo)數(shù)；ψt為t時(shí)刻狀態(tài)量；ut為t時(shí)刻控制量；為t時(shí)刻航向角；為t時(shí)刻車身坐標(biāo)系縱向速度；為t時(shí)刻車身坐標(biāo)系橫向速度；步驟3.2，對線性化模型進(jìn)行離散化處理：ψk+1＝A2ψk+B2ukyk＝C2ψk式中，ψk+1為k+1時(shí)刻狀態(tài)量；ψk為k時(shí)刻狀態(tài)量；uk為k時(shí)刻控制量；yk為k時(shí)刻輸出量； C2＝C1步驟3.3，對離散化模型進(jìn)行擴(kuò)維： Δuk＝uk-uk-1 式中，ξk為擴(kuò)維后k時(shí)刻狀態(tài)量；ξk+1|k為擴(kuò)維后k時(shí)刻預(yù)測k+1時(shí)刻狀態(tài)量；ηk+1|k為擴(kuò)維后k時(shí)刻預(yù)測k+1時(shí)刻輸出量；uk-1為k-1時(shí)刻控制量；步驟3.4，對擴(kuò)維后模型進(jìn)行迭代：Φk＝Zξk+ΘΔUk 式中，Nc為控制時(shí)域；Np為預(yù)測時(shí)域；步驟3.5，構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)： 式中，J為目標(biāo)函數(shù)；R為參考路徑序列；P為跟蹤矩陣；Q為控制矩陣；ρ為松弛因子矩陣；ε為松弛因子；步驟3.6，將初始等效側(cè)偏剛度與兩個(gè)分界點(diǎn)的等效剛度代入模型，得到三個(gè)工作域的子模型，根據(jù)工況選擇對應(yīng)的子模型對控制器進(jìn)行求解。

如需購買、轉(zhuǎn)讓、實(shí)施、許可或投資類似專利技術(shù)，可聯(lián)系本專利的申請人或?qū)＠麢?quán)人南京航空航天大學(xué)，其通訊地址為：210016 江蘇省南京市秦淮區(qū)御道街29號；或者聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)官方客服，聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網(wǎng)”。