多轴分布式驱动铰接客车的驱动力矩的确定方法技术

本发明专利技术公开一种多轴分布式驱动铰接客车的驱动力矩的确定方法。本发明专利技术充分考虑到后车厢和铰接角的影响，参考模型设计为线性三自由度模型，针对后车厢设计了横摆角速度与铰接角的联合控制，计算得到的理想值更加合理，然后计算施加在前后车厢上的横摆力矩，最后以轮胎利用率作为优化目标，并进行整车纵向力约束、所述前车厢附加横摆力矩约束、所述后车厢附加横摆力矩约束、轮边驱动电机峰值转矩约束和路面附着约束，求解出轮胎利用率最小时对应各驱动轮的驱动力矩。本发明专利技术提高了铰接客车的横摆稳定性，解决了极端工况，尤其是高速低附着工况下铰接客车发生折叠甩尾的问题。

【技术实现步骤摘要】
多轴分布式驱动铰接客车的驱动力矩的确定方法
本专利技术涉及新能源汽车动力学控制领域，特别是涉及一种多轴分布式驱动铰接客车的驱动力矩的确定方法。
技术介绍
多轴分布式纯电动铰接客车兼具纯电动客车和铰接客车的优点，车身容量大，路面适应性强，转向性能更佳，排放为零，是未来城市交通问题的理想解决方案，但是由于铰接点处存在作用力的耦合，此类车辆动力学系统较一般车辆更为复杂，既有优于传统集中式驱动车辆的诸多动力学特点，又有区别于一般四轮轮边驱动电动汽车的地方，在操纵稳定性上与一般单车厢车辆相比有明显区别，极限工况下存在折叠、甩尾、后车厢横向摆动等问题。目前针对铰接车动力学控制的相关研究对象主要集中于工程铰接车辆和半挂卡车领域，这类车辆的铰接盘结构较为简单，功能单一，而针对分布式驱动电动铰接客车的动力学控制研究尚存在空白，因此，对于带铰接装置的轮边驱动客车的动力学控制的研究有其特有的意义。对于铰接车辆铰接角和后车厢控制的相关研究有待进一步深入。众多研究表明，当铰接式车辆失稳时，前后车厢会以一定的先后顺序发生失稳，如发生折叠时，一般都是后车厢先发生较大角度的摆动，继而引起前车厢的失稳，而目前对于铰接车辆的横摆稳定性控制的研究大多以前车厢为参考对象，并未考虑铰接角和后车厢运动对车辆稳定性的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多轴分布式驱动铰接客车的驱动力矩的确定方法，用来提高铰接客车的横摆稳定性。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种多轴分布式驱动铰接客车的驱动力矩的确定方法，所述确定方法包括：根据前后车厢的受力分析和运动方程计算前车厢横摆角速度的理想值、后车厢横摆角速度的理想值和前后车厢铰接角的理想值；将前车厢横摆角速度的理想值与真实值作差得到第一差值，将后车厢横摆角速度的理想值与真实值作差得到第二差值，将前后车厢铰接角的理想值与真实值作差，得到第三差值，将所述第一差值、第二差值、第三差值作为控制跟踪误差，根据滑模控制算法计算前车厢附加横摆力矩和后车厢附加横摆力矩；根据前车厢附加横摆力矩确定前车厢附加横摆力矩约束，根据后车厢附加横摆力矩确定后车厢附加横摆力矩约束；建立以轮胎利用率为优化目标的优化方程；根据整车纵向力约束、所述前车厢附加横摆力矩约束、所述后车厢附加横摆力矩约束、轮边驱动电机峰值转矩约束和路面附着约束建立约束方程；根据所述约束方程求解所述优化方程的最小值；根据所述最小值确定各驱动轮的驱动力矩。可选的，所述根据所述最小值确定各驱动车轮的转动力矩，具体包括：根据所述最小值确定各驱动轮的纵向力；根据各驱动轮的纵向力和车轮滚动半径确定各驱动轮的驱动力矩。可选的，所述根据前后车厢的受力分析和运动方程计算前车厢横摆角速度的理想值、后车厢横摆角速度的理想值和前后车厢铰接角的理想值，具体包括：根据前后车厢的受力分析和运动方程计算前车厢横摆角速度的期望值、后车厢横摆角速度的期望值和前后车厢铰接角的期望值；计算前车厢横摆角速度的最大值、后车厢横摆角速度的理想值最大值和前后车厢铰接角的最大值；根据前车厢横摆角速度的期望值和前车厢横摆角速度的最大值确定前车厢横摆角速度的理想值，其中，前车厢横摆角速度的理想值为前车厢横摆角速度的期望值和前车厢横摆角速度的最大值中的较小值；根据后车厢横摆角速度的期望值和后车厢横摆角速度的最大值确定后车厢横摆角速度的理想值，其中，后车厢横摆角速度的理想值为后车厢横摆角速度的期望值和后车厢横摆角速度的最大值中的较小值；根据前后车厢铰接角的期望值和前后车厢铰接角的最大值确定前后车厢铰接角的理想值，其中，前后车厢铰接角的理想值为前后车厢铰接角的期望值和前后车厢铰接角的最大值中的较小值。可选的，采用有效集算法求解所述优化方程的最小值，其中，将前车厢附加横摆力矩和后车厢附加横摆力矩平均分配的结果作为有效集算法的起始点。可选的，所述优化方程的表达式为：其中，J为轮胎利用率，其中Fxi(i＝3，4，5，6)为四个驱动轮的纵向力，Fzi(i＝3，4，5，6)为四个驱动轮的垂向力，μ为四个驱动轮的路面附着系数，Ci(i＝3，4，5，6)代表的是四个驱动轮的权重系数。可选的，整车纵向力约束的具体表达式为：Fxd＝Fx3+Fx4+Fx5+Fx6，其中，Fxd为总纵向力需求，式中α为加速踏板开度，Tmax为驱动电机峰值转矩，i0为传动比，η为机械效率，R为车轮滚动半径。可选的，所述前车厢附加横摆力矩约束、所述后车厢附加横摆力矩约束的表达式为：其中，Mf为前车厢附加横摆力矩，Mr为后车厢附加横摆力矩，Bm为第3个驱动轮与第4个驱动轮的距离，Br为第5个驱动轮与第6个驱动轮的距离，第3个驱动轮与第4个驱动轮位于客车的中轴的不同侧，第5个驱动轮与第6个驱动轮位于客车的后轴的不同侧，前轴为非驱动轴。可选的，轮边驱动电机峰值转矩约束的具体表达式为：可选的，路面附着约束的具体表达式为：-μFzi≤Fxi≤μFzi。可选的，前车厢附加横摆力矩Mf的求解公式为：其中，ωf为前车厢横摆角速度，ωf_d为前车厢横摆角速度的理想值，If为后车厢绕Z轴的转动惯量，Z轴为垂直于地面的轴，sgn()为符号函数，c1为控制参数，s1为滑模控制的切换面。可选的，后车厢附加横摆力矩Mr的求解公式为：其中，ωr为后车厢横摆角速度，ωr_d为后车厢横摆角速度的理想值，θ为前后车厢铰接角，θd为前后车厢铰接角的理想值，Ir为后车厢绕Z轴的转动惯量，Z轴为垂直于地面的轴，sgn()为符号函数，c2、c3和ε2为控制参数，s2为滑模控制的切换面。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术充分考虑到后车厢和铰接角的影响，参考模型设计为线性三自由度模型，针对后车厢设计了横摆角速度与铰接角的联合控制，计算得到的理想值更加合理，然后计算施加在前后车厢上的横摆力矩，提高了铰接客车的横摆稳定性，解决了极端工况，尤其是高速低附着工况下铰接客车发生折叠甩尾的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术多轴分布式驱动铰接客车的驱动力矩的确定方法的流程图；图2为后车厢受力分析图；图3为前车厢受力分析图；图4为整车厢受力分析图；图5为本专利技术的横摆稳定性控制策略开发总图；图6为针对双移线工况采用本专利技术对驱动力矩进行控制与不进行控制的纵向车速的对比图；图7为针对双移线工况采用本专利技术对驱动力矩进行控制与不进行控制的前车厢轨迹的对比图；图8为针对双移线工况采用本专利技术对驱动力矩进行控制与不进行控制的后车厢轨迹的对比图；图9为针对双移线工况采用本专利技术对驱动力矩进行控制与不进行控制的前车厢横摆角速度的对比图；图10为针对双移线工况采用本专利技术对驱动力矩进行控制与不进行控制的后车厢横摆角速度的对比图；图11为针对双移线工况采用本专利技术对驱动力矩进行控制与不进行控制的铰接角的对比图；图12针对对开路面工况采用本专利技术对驱动力矩进行控制与不进行控制的纵向车速的对比图；图13为针对对开路面工况采用本专利技术对驱动力矩进行控制与不进行控制的前车厢轨迹的对比图；图14本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多轴分布式驱动铰接客车的驱动力矩的确定方法，其特征在于，所述确定方法包括：根据前后车厢的受力分析和运动方程计算前车厢横摆角速度的理想值、后车厢横摆角速度的理想值和前后车厢铰接角的理想值；将前车厢横摆角速度的理想值与真实值作差得到第一差值，将后车厢横摆角速度的理想值与真实值作差得到第二差值，将前后车厢铰接角的理想值与真实值作差，得到第三差值，将所述第一差值、第二差值、第三差值作为控制跟踪误差，根据滑模控制算法计算前车厢附加横摆力矩和后车厢附加横摆力矩；根据前车厢附加横摆力矩确定前车厢附加横摆力矩约束，根据后车厢附加横摆力矩确定后车厢附加横摆力矩约束；建立以轮胎利用率为优化目标的优化方程；根据整车纵向力约束、所述前车厢附加横摆力矩约束、所述后车厢附加横摆力矩约束、轮边驱动电机峰值转矩约束和路面附着约束建立约束方程；根据所述约束方程求解所述优化方程的最小值；根据所述最小值确定各驱动轮的驱动力矩。

【技术特征摘要】
1.一种多轴分布式驱动铰接客车的驱动力矩的确定方法，其特征在于，所述确定方法包括：根据前后车厢的受力分析和运动方程计算前车厢横摆角速度的理想值、后车厢横摆角速度的理想值和前后车厢铰接角的理想值；将前车厢横摆角速度的理想值与真实值作差得到第一差值，将后车厢横摆角速度的理想值与真实值作差得到第二差值，将前后车厢铰接角的理想值与真实值作差，得到第三差值，将所述第一差值、第二差值、第三差值作为控制跟踪误差，根据滑模控制算法计算前车厢附加横摆力矩和后车厢附加横摆力矩；根据前车厢附加横摆力矩确定前车厢附加横摆力矩约束，根据后车厢附加横摆力矩确定后车厢附加横摆力矩约束；建立以轮胎利用率为优化目标的优化方程；根据整车纵向力约束、所述前车厢附加横摆力矩约束、所述后车厢附加横摆力矩约束、轮边驱动电机峰值转矩约束和路面附着约束建立约束方程；根据所述约束方程求解所述优化方程的最小值；根据所述最小值确定各驱动轮的驱动力矩。2.根据权利要求1所述的驱动力矩的确定方法，其特征在于，所述根据所述最小值确定各驱动车轮的转动力矩，具体包括：根据所述最小值确定各驱动轮的纵向力；根据各驱动轮的纵向力和车轮滚动半径确定各驱动轮的驱动力矩。3.根据权利要求1所述的驱动力矩的确定方法，其特征在于，所述根据前后车厢的受力分析和运动方程计算前车厢横摆角速度的理想值、后车厢横摆角速度的理想值和前后车厢铰接角的理想值，具体包括：根据前后车厢的受力分析和运动方程计算前车厢横摆角速度的期望值、后车厢横摆角速度的期望值和前后车厢铰接角的期望值；计算前车厢横摆角速度的最大值、后车厢横摆角速度的理想值最大值和前后车厢铰接角的最大值；根据前车厢横摆角速度的期望值和前车厢横摆角速度的最大值确定前车厢横摆角速度的理想值，其中，前车厢横摆角速度的理想值为前车厢横摆角速度的期望值和前车厢横摆角速度的最大值中的较小值；根据后车厢横摆角速度的期望值和后车厢横摆角速度的最大值确定后车厢横摆角速度的理想值，其中，后车厢横摆角速度的理想值为后车厢横摆角速度的期望值和后车厢横摆角速度的最大值中的较小值；根据前后车厢铰接角的期望值和前...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文伟，张伟，张汉禹，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11