四轮独立转向电动车辆四轮转向-前/后轮转向动态切换方法技术

本发明专利技术涉及一种四轮独立转向电动车辆四轮转向‑前/后轮转向动态切换方法，利用对四个独立车轮的运动轨迹进行“样条曲线‑运动学‑动力学”轨迹规划，实现4WIS电动车辆四轮转向与前/后轮转向之间的不停车平滑切换。通过对4WIS车辆的四个独立车轮的运动轨迹进行合理规划，实现前轮转向模式与后轮转向模式之间的不停车切换。该方法应用B样条曲线构造某个车轮或虚拟车轮的轨迹，使车轮的运动轨迹满足平滑性要求。利用车辆动力学及运动学约束，求解出其它车轮的运动轨迹，使车辆在四轮转向与前/后轮转向模式切换过程满足动力学及运动学要求，提高4WIS车辆的机动性与智能性。

Four wheel independent steering electric vehicle four wheel steering front / rear wheel steering dynamic switching method

The invention relates to a four wheel independent steering electric vehicle four wheel steering front / rear wheel steering dynamic switching method of spline curve kinematics dynamics trajectory planning using the trajectory of four independent wheels, and front / rear wheel steering does not stop the smooth switching of four wheel steering 4WIS electric vehicle. Through the rational planning of the motion trajectory of four independent wheels of the 4WIS vehicle, the non stop switching between the front wheel steering mode and the rear wheel steering mode is realized. The B spline curve is used to construct the trajectory of a wheel or virtual wheel, which makes the track of the wheel meet the requirement of smoothness. The motion trajectory of other wheels is solved by vehicle dynamics and kinematics constraints, so that the vehicle's four wheel steering and front / rear wheel steering mode meets the requirements of dynamics and kinematics, and improves the mobility and intelligence of 4WIS vehicle.

【技术实现步骤摘要】
四轮独立转向电动车辆四轮转向-前/后轮转向动态切换方法
本专利技术涉及一种四轮独立转向电动车辆四轮转向-前/后轮转向动态切换方法。具体来说就是通过构造B样条曲线作为主动轮轨迹，利用车辆动力学及运动学得到其他车轮的轨迹，实现4WIS电动车辆的四轮转向模式与前/后轮转向模式之间的不停车平滑动态切换。
技术介绍
四轮独立转向(4WIS)电动车辆的四个车辆之间没有机械约束与连接，因此四个独立车轮的运动姿态可以独立控制，车辆的机动性和可操纵性强，可以满足如今日益苛刻的对汽车灵活性、自动化及智能化的要求，因此广泛应用于工业、农业、军事、宇宙探索等多个领域，成为目前车辆领域的研究热点。4WIS具有前轮转向、后轮转向、四轮转向等多种转向模式，传统的转向模型的切换是在停车情况下完成的，这对于低速或超低速行驶车辆，停车切换带来的影响不大，但是随着车辆行驶速度要求的提高与车辆所处环境越来越复杂，以及4WIS车辆的进一步实际道路行驶，停车切换将严重制约该车辆的行驶安全性、机动性及智能性。在这种背景下，转向模式的不停车切换对4WIS车辆是必要及必需的。
技术实现思路
本专利技术在充分考虑车辆动力学及运动学约束的基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四轮独立转向电动车辆四轮转向‑前/后轮转向动态切换方法，其特征在于：利用对四个独立车轮的运动轨迹进行“样条曲线‑运动学‑动力学”轨迹规划，实现4WIS电动车辆四轮转向与前/后轮转向之间的不停车平滑切换，具体步骤为：首先，将四个独立车轮之间分为主动轮与从动轮，主动轮和从动轮定义为两种形式：(1)定义四个车轮中某个车轮为主动轮，其它三个车轮为从动轮；(2)定义一个虚拟车轮为主动轮，四个车轮为从动轮；根据“样条曲线‑运动学‑动力学”轨迹规划方法的特点：主动轮的运动轨迹通过构造B样条曲线得到，从动轮的运动轨迹通过车辆的运动学及动力学约束求出，所述B样条曲线为三次样条曲线，构造三次样条曲线采用四个控...

【技术特征摘要】
1.一种四轮独立转向电动车辆四轮转向-前/后轮转向动态切换方法，其特征在于：利用对四个独立车轮的运动轨迹进行“样条曲线-运动学-动力学”轨迹规划，实现4WIS电动车辆四轮转向与前/后轮转向之间的不停车平滑切换，具体步骤为：首先，将四个独立车轮之间分为主动轮与从动轮，主动轮和从动轮定义为两种形式：(1)定义四个车轮中某个车轮为主动轮，其它三个车轮为从动轮；(2)定义一个虚拟车轮为主动轮，四个车轮为从动轮；根据“样条曲线-运动学-动力学”轨迹规划方法的特点：主动轮的运动轨迹通过构造B样条曲线得到，从动轮的运动轨迹通过车辆的运动学及动力学约束求出，所述B样条曲线为三次样条曲线，构造三次样条曲线采用四个控制点，其中，构建曲线的基本控制点为切换前后的初始点与终止点及2个中间控制点，前轮转向时后车轮的转向角为零度，后轮转向时前车轮的转向角为零度；所述动力学约束为车辆在模式切换过程中车辆横摆角速度保持不变，运动学约束采用阿克曼几何原理，用动力学与运动学约束方程结合主动轮B样条轨迹方程计算出从动轮的运动轨迹。2.根据权利要求1所述的四轮独立转向电动车辆四轮转向-前/后轮转向动态切换方法，其特征在于：当采用虚拟车轮时，前、后轮转向的主动轮的位置分别为两前轮与两后轮的中点位置，虚拟轮的角度与四个车轮之间的角度关系满足阿克曼几何原理。3.根据权利要求1所述的四轮独立转向电动车辆四轮转向-前/后轮转向动态切换方法，其特征在于：所述主动轮B样条轨迹计算：1)控制点的计算是根据双圆切线法求出：两个圆心角为θ，半径为R的圆弧与线段的切点为P1，P2，P3，P4，设P1(x1,y1)，P2(x2,y2)，P3(x3,y3)，P4(x4,y4)，O1(x1,y01)，O2(x4,yo2)，圆弧半径可以表示为：R＝y1-yo1(1)可以求出P2的坐标为：

【专利技术属性】
技术研发人员：来鑫，谢万军，金昌勇，秦超，姜淳，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31