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龙图腾网恭喜南京航空航天大学申请的专利基于非线性轮胎模型的四轮转向车辆预测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：CN114578688B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-27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：202210037771.2，技术领域涉及：G05B13/04；该发明授权基于非线性轮胎模型的四轮转向车辆预测控制方法是由吴子涵;王春燕;赵万忠;张自宇;刘津强;王一松;何鹏设计研发完成，并于2022-01-13向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于非线性轮胎模型的四轮转向车辆预测控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于非线性轮胎模型的四轮转向车辆预测控制方法，首先建立非线性轮胎模型和三自由度非线性四轮转向动力学模型；然后依据非线性轮胎模型中的等效侧偏刚度对轮胎侧偏特性曲线进行工作域划分，工作域包含线性区域、非线性区域和饱和区域；最后分别建立与线性区域、非线性区域和饱和区域对应的三个四轮转向模型预测控制子系统，描述整体非线性四轮转向控制系统。根据本发明的预测控制方法能够将轮胎非线性问题转化为控制系统的线性问题，提高了控制系统模型精度，保证了四轮转向系统的跟踪精度和稳定性。

本发明授权基于非线性轮胎模型的四轮转向车辆预测控制方法在权利要求书中公布了：1.基于非线性轮胎模型的四轮转向车辆预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立非线性轮胎模型和三自由度非线性四轮转向动力学模型；步骤1.1，利用Dugoff模型建立非线性轮胎模型： 式中，Fy为轮胎侧向力；Cα为轮胎侧偏刚度；α为轮胎侧偏角；Fz为轮胎垂向载荷；s为纵向滑移率；步骤1.2，建立三自由度非线性四轮转向动力学模型： 式中，为全局坐标系横向位移速度；为全局坐标系纵向位移速度；为车身坐标系横向速度；为车身坐标系纵向速度；为航向角；为横摆角速度；δf为前轮转角；δr为后轮转角；m为整车质量；Iz为绕z轴转动惯量；为车身坐标系纵向加速度；为车身坐标系横向加速度Csf、Csr分别为前轮纵向刚度、后轮纵向刚度；sf、sr为分别前轮滑移率、后轮滑移率；Cαf、Cαr分别为等效前轮侧偏刚度、等效后轮侧偏刚度；a为前轴与质心距离；b为后轴与质心距离；步骤2，依据非线性轮胎模型中的等效侧偏刚度对轮胎侧偏特性曲线进行工作域划分，所述工作域包含线性区域、非线性区域和饱和区域；步骤2.1，依据轮胎模型绘制轮胎侧偏特性曲线，获取侧偏角和轮胎横向力数值的对应关系；步骤2.2，依据轮胎侧偏特性曲线，计算侧偏角和等效侧偏刚度的对应关系，选取等效侧偏刚度为0.9倍的初始等效刚度时对应的侧偏角为线性区域与非线性区域的第一分界点，选取横向力数值达到最大值时对应的侧偏角为非线性区域与饱和区域的第二分界点；步骤2.3，划分零点至第一分界点的区域为线性区域；划分第一分界点至第二分界点的区域为非线性区域；剩余部分为饱和区域；步骤3，分别将线性区域、非线性区域、饱和区域的非线性轮胎模型代入三自由度非线性四轮转向动力学模型，建立线性区域、非线性区域、饱和区域的四轮转向模型预测控制子系统来描述整体非线性四轮转向控制系统，并据此进行预测控制；步骤3.1,选取全局坐标系横向位置、全局坐标系纵向位置、车身坐标系横向速度、车身坐标系纵向速度、航向角和横摆角速度为状态量，选取前轮转角和后轮转角为控制量： u＝[δfδr]T式中，ψ为状态量；Y为全局坐标系横向位置；X为全局坐标系纵向位置；u为控制量；对三自由度非线性四轮转向动力学模型进行线性化处理： 式中，为t时刻状态量导数；ψt为t时刻状态量；ut为t时刻控制量；为t时刻航向角；为t时刻车身坐标系纵向速度；为t时刻车身坐标系横向速度；步骤3.2，对线性化模型进行离散化处理：ψk+1＝A2ψk+B2ukyk＝C2ψk式中，ψk+1为k+1时刻状态量；ψk为k时刻状态量；uk为k时刻控制量；yk为k时刻输出量； C2＝C1步骤3.3，对离散化模型进行扩维： Δuk＝uk-uk-1 式中，ξk为扩维后k时刻状态量；ξk+1|k为扩维后k时刻预测k+1时刻状态量；ηk+1|k为扩维后k时刻预测k+1时刻输出量；uk-1为k-1时刻控制量；步骤3.4，对扩维后模型进行迭代：Φk＝Zξk+ΘΔUk 式中，Nc为控制时域；Np为预测时域；步骤3.5，构建目标函数： 式中，J为目标函数；R为参考路径序列；P为跟踪矩阵；Q为控制矩阵；ρ为松弛因子矩阵；ε为松弛因子；步骤3.6，将初始等效侧偏刚度与两个分界点的等效刚度代入模型，得到三个工作域的子模型，根据工况选择对应的子模型对控制器进行求解。

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