高鲁棒性车轮防滑控制方法、防滑控制系统及车辆技术方案

本发明专利技术提供一种高鲁棒性的车轮防滑控制系统。该控制系统，利用各车轮的角速度，对其微分得到角加速度，结合驱动各车轮的扭矩值，利用车轮动力学方程计算各车轮受到的驱动力，并结合各车轮中心的加速度及调节因子计算得到各车轮的约束扭矩。通过比较上层扭矩输出请求值及约束扭矩数值，来控制驱动车轮的扭矩输出，使得所有车轮在任何状态下都具有较好的防滑控制效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及车辆驱动/制动控制
，具体而言涉及一种高鲁棒性的车轮防滑控制系统与防滑控制方法。
技术介绍
具有电子防滑控制功能的车辆制动系统属于现有技术。已知的车辆制动系统能够根据驾驶员的意愿无关地对车辆的各个车轮进行制动，例如为了防止车轮抱死的防抱死刹车系统(ABS)、为了合理分配牵引力的牵引力分配控制系统(TCS)、为了使车辆进入稳定的形式装置(车身电子稳定系统ESP)、为了消除在驱动车轮的滑转(驱动防滑控制系统ASR)等等，这些都属于底层车轮控制，需要基于车轮滑移率(Slip Ratio)来进行。然而，滑移率的计算往往需要使用其他车轮的信息。当所有的车轮都处于工作状态(驱动/制动)时，基于滑移率的防滑控制往往效果不好。为此，也有一些研究者摒弃了滑移率的应用，在分布式驱动的电动车辆的应用方面，提出了完全基于力学的防滑控制，如Yoichi Hori，Hiroshi Fujimoto，Dejun Yin等人提出的MFC，MTTE等方法，但是这些控制方法严重依赖车辆参数，对车辆所受阻力及车身重量的变化敏感，从而制约了这些方法的实用性。
技术实现思路
本专利技术目的旨在解决如何能够在任何状态下，尤其是在转弯或者是在有坡度的情况下，使得所有的车轮都具有较好的防滑控制效果的问题，提出一种高鲁棒性的车轮防滑控制系统与防滑控制方法。本专利技术的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的技术特征。为达成上述目的，本专利技术提出的车轮防滑控制方法，包括：获取车辆的各车轮的角速度(ω)，对其微分获得角加速度，结合驱动各车轮的扭矩值(Tc)，利用车轮动力学方程计算得到车轮驱动力(Fd)；取得车轮中心的加速度(a)，结合上述驱动力(Fd)及调节因子(车身加速度与车轮加速度的比值，称为调节因子，用k表示)，计算驱动该车轮的约束扭矩(Tl)；通过比较扭矩请求数值(Tr)与约束扭矩数值(Tl)，来控制驱动车轮的扭矩输出，实现车轮防滑。根据本专利技术的改进，还提出一种高鲁棒性的车轮防滑控制系统，包括：扭矩请求模块，用以接收上层控制器的信息，生成上层扭矩输出请求值(Tr)；电机控制器，接收扭矩调整模块发送的扭矩指令值(Tc)驱动电机输出扭矩从而驱动车轮旋转；车轮驱动力计算模块，用已取得的各车轮角速度(ω)，对其微分得到角加速度，结合驱动各车轮的扭矩值(Tc)，利用车轮动力学方程计算各车轮受到的驱动力(Fd)；约束扭矩计算模块，用已取得的各车轮中心加速度(a)，结合计算得到的驱动力(Fd)和调节因子(k)，计算约束扭矩(Tl)；扭矩调整模块，根据约束扭矩(Tl)，对于上层扭矩输出请求值(Tr)的大小进行调节。进一步的实施例中，首先判断车轮加速度与车身加速度之差的绝对值是否达到一定值(根据实际情况设定)，若达到该定值，通过比较上层扭矩输出请求值(Tr)与约束扭矩数值(Tl)，来控制驱动车轮的扭矩输出，实现车轮防滑。本专利技术的第三方面还提出一种车轮防滑控制系统，包括：防滑控制模块，用取得的各车轮中心加速度及各车轮角速度实施防滑控制，该防滑控制模块具有：扭矩请求模块，用以接收上层控制器的信息，生成上层扭矩输出请求值(Tr)；电机控制器，接收扭矩调整模块发送的扭矩指令值(Tc)驱动电机输出扭矩从而驱动车轮旋转；车轮驱动力计算模块，用已取得的各车轮角速度(ω)，对其微分得到角加速度，结合驱动各车轮的扭矩值(Tc)，利用车轮动力学方程计算各车轮受到的驱动力(Fd)；约束扭矩计算模块，用已取得的各车轮中心加速度(a)，结合计算得到的驱动力(Fd)和调节因子(k)，计算约束扭矩(Tl)；扭矩调整模块，根据约束扭矩(Tl)，对于上层扭矩输出请求值(Tr)的大小进行调节。应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的专利技术主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的专利技术主题的一部分。结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本专利技术教导的前述和其他方面、实施例和特征。本专利技术的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本专利技术教导的具体实施方式的实践中得知。附图说明附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本专利技术的各个方面的实施例，其中：图1是根据本专利技术某些实施例的车轮防滑控制方法的流程示意图。图2是根据本专利技术某些实施例得到各车轮驱动力的原理示意图。图3是根据本专利技术某些实施例计算各车轮约束扭矩的原理示例图。图4是根据本专利技术某些实施例计算左前轮约束扭矩以抑制车轮打滑/抱死的原理示意图。图5是根据本专利技术某些实施例的车轮防滑控制系统的原理示意图。图6是根据本专利技术某些实施例对一轮模型实施前述图1所示的防滑控制的控制例的原理示意图。图7a、7b是利用本专利技术某些实施例的车轮防滑控制后的效果对比图，其中图7a表示不施加前述防滑控制的仿真结果，图7b表示了施加前述防滑控制后的仿真结果。具体实施方式为了更了解本专利技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。在本公开中参照附图来描述本专利技术的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本专利技术的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本专利技术所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本专利技术公开的一些方面可以单独使用，或者与本专利技术公开的其他方面的任何适当组合来使用。根据本专利技术的某些实施例，一种高鲁棒性的车轮防滑控制方法，获取各车轮角速度(ω)，并利用驱动各车轮的扭矩数值(Tc)，根据车轮动力学方程计算出各车轮的驱动力Fd，利用该驱动力，结合已取得的车轮中心加速度(a)，计算得到约束扭矩(Tl)，通过比较上层扭矩输出请求值(Tr)及约束扭矩数值(Tl)，来控制驱动车轮的扭矩输出。基于此控制策略，利用比较容易测量的上层扭矩请求值，并基于实际检测与运算得到的约束扭矩值进行比较，如果存在打滑、抓地不牢、抱死的情况，如前述表达的，则车轮速度与车身速度差距较大，从而导致上层扭矩请求值绝对值大于约束扭矩绝对值，此时我们实施控制干预，控制调整驱动车轮的扭矩输出，即调整电机和/或制动器扭矩输出值的绝对值，从而实现防滑控制的目的。本专利技术的一个具体实施例的防滑控制流程如图1所示，下面结合图1、图2、图3所示，更加具体地说明该防滑控制的实施。结合图1、图2、图3所示，高鲁棒性的车轮防滑控制方法包括下述步骤：获取车辆的各车轮的角速度(ω)，对其微分获得角加速度，结合驱动各车轮的扭矩值(Tc)，利用车轮动力学方程计算得到车轮驱动力(Fd)；取得车轮中心的加速度(a)，结合上述驱动力(Fd)及调节因子(k)，计算驱动该车轮的约束扭矩(Tl)；通过比较上层扭矩输出请求值(Tr)及约束扭矩数值(Tl)，来控制驱动车轮的扭矩输出，实现车轮防滑。本例中，首先使用车轮角加速度与驱动该车轮的扭矩值，计算该车轮的驱动力；再利用该车轮中心加速度与上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高鲁棒性的车轮防滑控制方法，其特征在于，该方法包括：获取车辆的各车轮的角速度(ω)，对其微分获得角加速度，结合驱动各车轮的扭矩值(Tc)，利用车轮动力学方程计算得到车轮驱动力(Fd)；取得车轮中心的加速度(a)，结合上述驱动力(Fd)及调节因子(k)，计算驱动该车轮的约束扭矩(Tl)；通过比较上层扭矩输出请求值(Tr)及约束扭矩数值(Tl)，来控制驱动车轮的扭矩输出，实现车轮防滑。

【技术特征摘要】
1.一种高鲁棒性的车轮防滑控制方法，其特征在于，该方法包括：获取车辆的各车轮的角速度(ω)，对其微分获得角加速度，结合驱动各车轮的扭矩值(Tc)，利用车轮动力学方程计算得到车轮驱动力(Fd)；取得车轮中心的加速度(a)，结合上述驱动力(Fd)及调节因子(k)，计算驱动该车轮的约束扭矩(Tl)；通过比较上层扭矩输出请求值(Tr)及约束扭矩数值(Tl)，来控制驱动车轮的扭矩输出，实现车轮防滑。2.根据权利要求1所述的高鲁棒性的车轮防滑控制方法，其特征在于，响应于扭矩请求数值与该约束扭矩数值的差异，基于开关控制、模糊控制、最优控制、滑模控制中的一种控制算法获得最终的扭矩指令值。3.一种车轮防滑控制系统，其特征在于，包括：扭矩请求模块，用以接收上层控制器的信息，生成上层扭矩输出请求值(Tr)；电机控制器，接收扭矩调整模块发送的扭矩指令值(Tc)驱动电机输出扭矩从而驱动车轮旋转；车轮驱动力计算模块，用已取得的各车轮角速度(ω)，对其微分得到角加速度，结合驱动各车轮的扭矩值(Tc)，利用车轮动力学方程计算各车轮受到的驱动力(Fd)；约束扭矩计算模块，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷德军，张婷，单丹凤，张冰，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32