一种多轴分布式驱动无人车辆控制方法及系统技术方案

一种多轴分布式驱动无人车辆控制方法及系统，包括：车载端解析遥控端发出的遥控指令以及底盘反馈的数据，并结合预设条件生成输出指令；车载端将所述输出指令发送至底盘驱动无人车辆的运动控制。本发明专利技术的技术方案通过遥控指令解析可实现无人平台高速、精准、安全稳定的运动控制。

A multi axis distributed drive control method and system for unmanned vehicles

A multi-axis distributed driving control method and system for an unmanned vehicle include: the vehicle-mounted end parses the remote control instructions issued by the remote control end and the chassis feedback data, and generates the output instructions in combination with the preset conditions; the vehicle-mounted end sends the output instructions to the chassis-driven unmanned vehicle motion control. The technical scheme of the invention can realize high-speed, accurate, safe and stable motion control of the unmanned platform through remote control command analysis.

【技术实现步骤摘要】
一种多轴分布式驱动无人车辆控制方法及系统
本专利技术属于多轴独立分布式驱动控制
，具体涉及一种多轴分布式驱动无人车辆控制方法及系统。
技术介绍
与传统驱动形式相比，分布式电驱动车辆将驱动电机直接安装在驱动轮内或驱动轮附近为动力学控制引入了新的实现形式，能够简化动力传动系统、提高车辆机动性、增加车辆总体设计自由度等突出特点。然而多轴独立驱动车辆的操控也存在以下技术难点。采用分布式驱动可以简化动力传递路径，便于实现底盘系统的电子化和主动化。但是，分布式驱动系统取消了差速器总成，若左右两侧车轮驱动力不均衡则极易造成整车的横向失稳。多轴独立驱动车辆属于典型的过驱动系统，需要在线多目标约束下的高效分配控制算法实现运动控制，算法的计算量与实时性以及约束目标的选取均存在难点。目前已有的分布式驱动车辆多数针对有人驾驶功能用途，而对于无人驾驶的多轴分布式驱动车辆而言通过遥控驾驶操控来进行先期的运动控制测试时十分必要的。现有专利一种分布式驱动电动汽车的驱动力矩协调控制系统及方案(申请公布号CN102275528A)涉及的驱动轮失效下的转矩分配需要依据各驱动轮失效情况单独设计相应的力矩控制逻辑，所涉及的动力性协调控制仅考虑满足驱动力矩需求，所涉及的稳定性协调控制仅仅是考虑降低驱动力矩来实现的；另外，一种四轮驱动电动汽车转矩分配控制方法(申请公布号CN106394310A)涉及的车辆具有三个驱动电机包含两个前轮驱动电机和一个后轴驱动电机，所涉及的三个驱动电机总效率最优的分配方法也并不适合于无人驾驶车辆追求的高稳定性控制目标。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本专利技术提供一种多轴分布式驱动无人车辆控制方法及系统。本专利技术提供的技术方案是：一种多轴分布式驱动无人车辆控制方法，包括：车载端解析遥控端发出的遥控指令以及底盘反馈的数据，并结合预设条件生成输出指令；所述车载端将所述输出指令发送至底盘驱动无人车辆的运动控制。优选的，所述车载端解析遥控端发出的遥控指令以及底盘反馈的数据，并结合预设条件生成输出指令，包括：车载端接收遥控端发出的遥控指令并根据底盘反馈的数据计算预设条件，同时基于所述预设条件将所述遥控指令解析；所述车载端根据解析的结果按照附着消耗率最小分配目标函数进行横纵向力矩分配并生成输出指令；其中，所述遥控指令包括：直驶遥控指令、转向遥控指令、机械制动遥控指令、中心转向遥控指令和急停指令。优选的，所述基于所述预设条件将所述遥控指令解析，包括：当所述遥控指令为直驶遥控指令时，基于所述预设条件对所述直驶遥控指令进行滤波计算，将直行遥控指令的±80％行程量映射到总期望驱/制动力矩，剩余行程量映射到短时过载力矩；当所述遥控指令为转向遥控指令时，基于所述预设条件对所述转向遥控指令进行滤波计算，选择转向机构转向模式和复合转向模式协调进行力矩分配；当所述遥控指令为机械制动遥控指令时，基于所述预设条件对所述机械制动遥控指令进行滤波计算，映射到底盘的电控信号行程；当所述遥控指令为中心转向遥控指令时，基于所述预设条件对所述中心转向遥控指令进行滤波计算，映射到底盘的峰值转矩范围；当所述遥控指令为急停指令遥控指令时，基于所述预设条件对所述急停指令进行滤波计算，根据预设的使能指标为1时将所有遥控指令回零，机械制动盘指令设为100％满行程量。优选的，所述选择转向机构转向模式和复合转向模式协调进行力矩分配，包括：根据预先设置的转向模式优先级，选择转向机构转向模式进行力矩分配；若所述转向机构转向模式下的力矩分配不满足预设要求时，则在所述转向机构转向模式的基础上，启动复合转向模式进行力矩分配；其中，所述转向模式优先级包括：转向机构转向模式的优先级大于复合转向模式的优先级。优选的，所述预设条件包括：最大转向角约束、侧向稳定性约束和防翻滚约束；所述最大转向角约束按下式计算：|Ksteer|≤f1(δmax，δr，vx)式中，κsteer表示转向曲率、δmax表示最大转向角、δr表示实际转向角，vx为纵向车速；所述侧向稳定性约束按下式计算：式中，κslip表示侧向稳定性约束条件下的行驶曲率，表示估计得到的轮-地摩擦系数；所述防翻滚约束按下式计算：|Kroll|≤f3(vx，φ，φ)式中，κroll表示防翻滚约束下的转向曲率，φ表示车辆的滚转角，表示车辆的滚转角速度。优选的，所述最小分配目标函数如下式计算：式中，Jμ为附着消耗率Ci为加权系数，μ为轮-地摩擦系数，Fzi为车轮上的垂向载荷，Fyi为轮胎侧向力，Fxi为轮胎纵向力，n为前后轴的总数。优选的，所述车载端解析遥控端发出的遥控指令以及底盘反馈的数据，并结合预设条件生成输出指令，还包括：车载端根据底盘反馈的信息判断所述底盘的部分系统否出现失效状态；当所述底盘未处于失效状态，车载端根据遥控指令以及底盘反馈的数据，并结合预设条件生成输出指令；否则，所述车载端调整下发的输出指令；优选的，遥控端发出的遥控指令通过无线数据电台下发至车载端数据电台。优选的，所述反馈的数据，包括：姿态角、姿态角速度、横纵向车速、横纵向加速度、各电机驱动器反馈信息、质心侧偏角和垂向载荷；优选的，所述垂向载荷，按下式确定：式中，为垂向载荷，au为簧下质量的加速度，Δs为悬架弹簧压缩量，mu为簧下质量，K为弹簧刚度系数。本专利技术的另一目的在于提出一种多轴分布式驱动无人车辆控制系统，包括：遥控端、车载端分布式协调控制系统和底盘系统；所述遥控端，用于将遥控指令下发至车载端分布式协调控制系统；所述车载端分布式协调控制系统，用于解析遥控端发出的遥控指令以及底盘反馈的数据，并结合预设条件生成输出指令；所述底盘系统，用于接收所述输出指令，并根据接收的输出指令进行无人车辆的运动控制。优选的，所述车载端分布式协调控制系统，包括：遥控意图解析模块和力矩协调分配模块；所述遥控意图解析模块，用于接收遥控指令并结合所述底盘系统的状态测量与估计模块反馈的数据计算预设条件，同时基于所述预设条件解析遥控指令；所述力矩协调分配模块，用于根据解析的结果以及所述状态测量与估计模块反馈的数据按照附着消耗率最小分配目标函数进行横纵向力矩分配并生成输出指令。优选的，所述遥控意图解析模块，包括：状态监测子模块、容许空间子模块和期望意图子模块；所述状态监测子模块，用于监控所述底盘系统反馈的数据并发送至所述容许区间子模块；所述容许空间子模块，用于根据反馈的数据和遥控指令计算预设条件，同时对遥控指令进行滤波计算；其中，所述预设条件，包括最大转向角约束、侧向稳定性约束和防翻滚约束；所述期望意图子模块，用于基于所述预设条件将所述遥控指令解析并发送至所述力矩协调分配模块；优选的，所述力矩协调分配模块，包括：纵向驱/制动力矩分配子模块、横向分配子模块和再分配子模块；所述纵向驱/制动力矩分配子模块，用于根据解析结果进行力矩分配并转换成输出指令下发至底盘系统；所述横向分配子模块，用于根据解析结果进行力矩分配并转换成输出指令下发至底盘系统；所述再分配子模块，用于根据底盘系统的状态测量与估计模块反馈的信息以及遥控指令调整输出指令下发至底盘系统。优选的，所述底盘系统，包括：驱动电机控制器、机械制动盘和转向电机控制器和状态测量与估计模块。优选的，所述车载端分布式协调控制系统与所述底盘系统间通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多轴分布式驱动无人车辆控制方法，其特征在于，包括：车载端解析遥控端发出的遥控指令以及底盘反馈的数据，并结合预设条件生成输出指令；所述车载端将所述输出指令发送至底盘驱动无人车辆的运动控制。

【技术特征摘要】
1.一种多轴分布式驱动无人车辆控制方法，其特征在于，包括：车载端解析遥控端发出的遥控指令以及底盘反馈的数据，并结合预设条件生成输出指令；所述车载端将所述输出指令发送至底盘驱动无人车辆的运动控制。2.如权利要求1所述的多轴分布式驱动无人车辆控制方法，其特征在于，所述车载端解析遥控端发出的遥控指令以及底盘反馈的数据，并结合预设条件生成输出指令，包括：车载端接收遥控端发出的遥控指令并根据底盘反馈的数据计算预设条件，同时基于所述预设条件将所述遥控指令解析；所述车载端根据解析的结果按照附着消耗率最小分配目标函数进行横纵向力矩分配并生成输出指令；其中，所述遥控指令包括：直驶遥控指令、转向遥控指令、机械制动遥控指令、中心转向遥控指令和急停指令。3.如权利要求2所述的多轴分布式驱动无人车辆控制方法，其特征在于，所述基于所述预设条件将所述遥控指令解析，包括：当所述遥控指令为直驶遥控指令时，基于所述预设条件对所述直驶遥控指令进行滤波计算，将直行遥控指令的±80％行程量映射到总期望驱/制动力矩，剩余行程量映射到短时过载力矩；当所述遥控指令为转向遥控指令时，基于所述预设条件对所述转向遥控指令进行滤波计算，选择转向机构转向模式和复合转向模式协调进行力矩分配；当所述遥控指令为机械制动遥控指令时，基于所述预设条件对所述机械制动遥控指令进行滤波计算，映射到底盘的电控信号行程；当所述遥控指令为中心转向遥控指令时，基于所述预设条件对所述中心转向遥控指令进行滤波计算，映射到底盘的峰值转矩范围；当所述遥控指令为急停指令遥控指令时，基于所述预设条件对所述急停指令进行滤波计算，根据预设的使能指标为1时将所有遥控指令回零，机械制动盘指令设为100％满行程量。4.如权利要求3所述的多轴分布式驱动无人车辆控制方法，其特征在于，所述选择转向机构转向模式和复合转向模式协调进行力矩分配，包括：根据预先设置的转向模式优先级，选择转向机构转向模式进行力矩分配；若所述转向机构转向模式下的力矩分配不满足预设要求时，则在所述转向机构转向模式的基础上，启动复合转向模式进行力矩分配；其中，所述转向模式优先级包括：转向机构转向模式的优先级大于复合转向模式的优先级。5.如权利要求2所述的多轴分布式驱动无人车辆控制方法，其特征在于，所述预设条件包括：最大转向角约束、侧向稳定性约束和防翻滚约束；所述最大转向角约束按下式计算：|ksteer|≤f1(δmax，δr，vx)式中，ksteer表示转向曲率、δmax表示最大转向角、δr表示实际转向角，vx为纵向车速；所述侧向稳定性约束按下式计算：式中，κslip表示侧向稳定性约束条件下的行驶曲率，表示估计得到的轮-地摩擦系数；所述防翻滚约束按下式计算：式中，kroll表示防翻滚约束下的转向曲率，φ表示车辆的滚转角，表示车辆的滚转角速度。6.如权利要求2所述的多轴分布式驱动无人车辆控制方法，其特征在于，所述最小分配目标函数如下式计算：式中，Jμ为附着消耗率Ci为加权系数，μ为轮-地摩擦系数，Fzi为车轮上的垂向载荷，Fyi为轮胎侧向力...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪洋，宋威龙，项燊，崔星，李胜飞，郭江华，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11