四轮独立驱动与转向电动汽车的四轮转向控制方法技术

本发明专利技术公开四轮独立驱动与转向电动汽车的四轮转向控制方法，包括步骤1：当车辆转弯速度v≤40km/h时，控制器识别驾驶员特性，并且根据所述驾驶员特性并基于BP神经网络对参考横摆角速度进行调控；当车辆转弯速度v＞40km/h时，控制器根据二自由度调控模型控制输出参考横摆角速度；步骤2：控制器根据车辆实际横摆角速度和所述参考横摆角速度的差值向角度分配器输出附加转角，所述角度分配器将所述附加转角分配到四个车轮上。本发明专利技术所述的四轮独立驱动与转向电动汽车的四轮转向控制方法，根据驾驶员特性和车辆实时行驶状态，在车辆转弯时控制产生附加转角并分配给四个车轮而改变汽车的转向行驶状态，提高驾驶舒适性和稳定性。

Four wheel steering control method of four wheel independent drive and steering electric vehicle

The invention discloses a four-wheel steering control method for a four-wheel independent drive and steering electric vehicle, including step 1: when the turning speed of the vehicle is less than 40 km/h, the controller identifies the driver's characteristics, and adjusts the reference yaw angular speed according to the driver's characteristics and based on BP neural network; and when the turning speed of the vehicle is more than 40 km/h The controller controls the output reference yaw angular velocity according to a two-degree-of-freedom control model; step 2: The controller outputs an additional angle to the angle distributor which distributes the additional angle to four wheels according to the difference between the actual yaw angular velocity of the vehicle and the reference yaw angular velocity. The four-wheel steering control method of the four-wheel independent drive and steering electric vehicle according to the driver's characteristics and the real-time driving state of the vehicle, generates additional corners when the vehicle turns and allocates four wheels to change the steering driving state of the vehicle, and improves driving comfort and stability.

【技术实现步骤摘要】
四轮独立驱动与转向电动汽车的四轮转向控制方法
本专利技术涉及电动汽车转向控制
，更具体的是，本专利技术涉及四轮独立驱动与转向电动汽车的四轮转向控制方法。
技术介绍
随着汽车保有量的增加，传统燃油车辆在使用过程中产生了大量的有害废气，并加剧了对不可再生石油资源的依赖。交通能源消耗也是造成局部环境污染和全球温室气体排放等环境问题的主要原因。石油资源的匮乏和人类保护环境的迫切性，以及随着人们生活水平的提高和汽车技术的进步，人们对于汽车的需求越来越精细，越来越复杂，这些因素都推动着汽车工业向电动化、智能化的方向发展。随着汽车电动化与智能化时代的到来，汽车上电控系统会越来越丰富，但是现阶段汽车电控技术是通用的，研发时没有考虑驾驶员的个体差异，即驾驶员特性，而不同驾驶员的驾驶习惯对于汽车的期望响应肯定是各不相同的，通用的电气电控系统会降低驾驶舒适性。四轮独立驱动与转向电动汽车作为分布式驱动电动汽车的一种，每个车轮均由一个驱动电机进行驱动、一个转向电机控制转向，四轮驱动或制动转矩、四轮转角独立可控，相对于传统底盘分布式驱动电动汽车系统响应更快，不仅具有更多可控自由度，而且控制更为精准。为了能够充分发挥四轮独立驱动与转向电动汽车四轮转角独立可控的优势，在设计电控系统时应考虑驾驶员特性，提高驾驶舒适性。
技术实现思路
本专利技术设计开发了四轮独立驱动与转向电动汽车的四轮转向控制方法，根据驾驶员特性和车辆实时行驶状态，在车辆转弯时控制产生附加转角并分配给四个车轮而改变汽车的转向行驶状态，提高驾驶舒适性。本专利技术提供的技术方案为：四轮独立驱动与转向电动汽车的四轮转向控制方法，包括如下步骤：步骤1：当车辆转弯速度v≤40km/h时，控制器识别驾驶员特性，并且根据所述驾驶员特性并基于BP神经网络对参考横摆角速度进行调控：按照采样周期，通过传感器采集方向盘转角δ以及车速V；依次将方向盘转角δ以及车速V进行规格化，确定三层BP神经网络的输入层向量x＝{x1,x2}；其中，x1为方向盘转角系数，x2为车速系数；所述输入层向量映射到中间层，所述中间层向量y＝{y1,y2,…,ym}；m为中间层节点个数；得到输出层向量z＝{z1}；其中，z1为参考横摆角速度调节系数，使ωi＝z1iωmax，其中，z1i为第i个采样周期输出层向量参数，ωmax为设定的参考横摆角速度的最大角速度；当车辆转弯速度v＞40km/h时，控制器输出参考横摆角速度为：其中，ω为横摆角速度；u为纵向车速；l为前后轴轴距；a为汽车质心至前轴的距离；b为汽车质心至后轴的距离；δ为方向盘转角；k1为汽车前轴的侧偏刚度，k2为汽车后轴的侧偏刚度，m为汽车质量。步骤2：控制器根据车辆实际横摆角速度和所述参考横摆角速度的差值向角度分配器输出附加转角，所述角度分配器将所述附加转角分配到四个车轮上。优选的是，所述方向盘转角δ以及车速V进行规格化公式为：其中，xj为输入层向量中的参数，Xj分别为测量参数δ、V，j＝1,2；Xjmax和Xjmin分别为相应测量参数中的最大值和最小值。优选的是，所述驾驶员特性采用k-means聚类算法分为谨慎型、一般型和激进型三类。优选的是，在所述步骤1中，所述驾驶员特性识别采用BP神经网络识别模型，包括：当车辆转弯时，通过传感器测量方向盘转角、车速、以及横摆角速度；确定三层BP神经网络的输入层神经元向量y＝{g1,g2,g3}；其中，g1为方向盘转角，g2为车速，g3为横摆角速度；所述输入层向量映射到隐o＝{o1,o2,o3}层，隐层的神经元为n个；得到输出层神经元向量；其中，o1为谨慎型，o2为一般型，o3为激进型，所述输出层神经元值为k为输出层神经元序列号，k＝{1,2,3}，i为驾驶员特性值，i＝{1,2,3}，当ok为1时，此时驾驶员处于ok对应的驾驶员特性；车辆每经过一次转弯即对驾驶员特性进行一次识别，当识别次数大于等于设定识别次数时，根据概率最终确定驾驶员特性。优选的是，所述中间层节点数m＝2，所述隐层神经元n＝15。优选的是，当车辆转弯速度v＞40km/h且轮胎达到路面附着极限时，控制器输出参考横摆角速度为：其中，μ为路面附着系数，g为重力加速度。优选的是，所述角度分配器将所述附加转角分配到四个车轮上具体包括：当附加转角Δδ＞0时，此时的四轮转角为：当附加转角Δδ＜0时，此时的四轮转角为：其中，δf1为左前轮的转角，δr1为右前轮的转角，δf2为左后轮的转角,δr2为右后轮的转角，分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的调控前的初始车轮转角，Δδ为附加转角，K1,K2分别表示前轮和后轮的附加转角分配系数。本专利技术所述的有益效果为：本专利技术所述的四轮独立驱动与转向电动汽车的四轮转向控制方法，根据驾驶员特性和车辆实时行驶状态，在车辆转弯时输出参考横摆角速度，根据车辆实际横摆角速度产生附加转角并分配给四个车轮而改变汽车的转向行驶状态，提高驾驶舒适性和稳定性。附图说明图1为本专利技术所述驾驶员特性分类方法流程图。图2为本专利技术所述方向盘转角曲线及其特征值示意图。图3为本专利技术所述横摆角速度曲线及其特征值示意图。图4为本专利技术所述车速曲线及其特征值示意图。图5为本专利技术所述驾驶员特性辨识原理示意图。图6为本专利技术所述辨识模型建立过程示意图。图7为本专利技术所述为BP网络训练误差性能曲线图。图8为本专利技术所述BP网络预测输出示意图。图9为本专利技术所述BP网络预测输出误差示意图。图10为本专利技术所述驾驶员特性辨识原理示意图。图11为本专利技术所述驾驶模拟器监控平台界面示意图。图12为本专利技术所述四轮转向控制原理示意图。图13为本专利技术所述一般型的BP神经网络调控模型的预测输出示意图。图14为本专利技术所述一般型的BP神经网络调控模型的预测输出误差示意图。图15为本专利技术所述三类BP神经网络调控模型在相同输入下的结果输出图。图16为本专利技术所述附加转角控制原理示意图。图17为本专利技术实验一所述方向盘转角变化曲线。图18为本专利技术实验一所述四轮转角变化曲线。图19为本专利技术实验一所述横摆角速度期望值与实际值对比曲线。图20为本专利技术实验一所述附加转角变化曲线。图21为本专利技术实验一所述车辆质心侧偏角变化曲线。图22为本专利技术实验一所述车速变化曲线。图23为本专利技术实验二所述方向盘转角变化曲线。图24为本专利技术实验二所述四轮转角变化曲线。图25为本专利技术实验二所述横摆角速度期望值与实际值对比曲线。图26为本专利技术实验二所述附加转角变化曲线。图27为本专利技术实验二所述车辆质心侧偏角变化曲线。图28为本专利技术实验二所述车速变化曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。(一)本专利技术首先对驾驶员特性进行分类，如图1所示，先进行实验数据采集，实验数据采集包括实验工况设计和驾驶模拟器实验，然后对采集的实验数据进行处理，提取实验数据特征值，最后对实验数据的特征值进行聚类分析，根据聚类结果对驾驶员特性进行分类。(1)实验工况设计实验工况设计是实验数据采集过程十分重要的一环，本文的研究对象为电动车，所以实验工况设计要考虑到电动车的实际使用场景。受当前的技术发展水平和交通规划所限，大多数电动车主要在城市道路上行驶，城市道路中最常见的使用场景是直线和直角弯道路工况。参考城市道路设计了实验本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.四轮独立驱动与转向电动汽车的四轮转向控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：当车辆转弯速度v≤40km/h时，控制器识别驾驶员特性，并且根据所述驾驶员特性并基于BP神经网络对参考横摆角速度进行调控：按照采样周期，通过传感器采集方向盘转角δ以及车速V；依次将方向盘转角δ以及车速V进行规格化，确定三层BP神经网络的输入层向量x＝{x1,x2}；其中，x1为方向盘转角系数，x2为车速系数；所述输入层向量映射到中间层，所述中间层向量y＝{y1,y2,…,ym}；m为中间层节点个数；得到输出层向量z＝{z1}；其中，z1为参考横摆角速度调节系数，使ωi＝z1iωmax，其中，z1i为第i个采样周期输出层向量参数，ωmax为设定的参考横摆角速度的最大角速度；当车辆转弯速度v＞40km/h时，控制器输出参考横摆角速度为：

【技术特征摘要】
1.四轮独立驱动与转向电动汽车的四轮转向控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：当车辆转弯速度v≤40km/h时，控制器识别驾驶员特性，并且根据所述驾驶员特性并基于BP神经网络对参考横摆角速度进行调控：按照采样周期，通过传感器采集方向盘转角δ以及车速V；依次将方向盘转角δ以及车速V进行规格化，确定三层BP神经网络的输入层向量x＝{x1,x2}；其中，x1为方向盘转角系数，x2为车速系数；所述输入层向量映射到中间层，所述中间层向量y＝{y1,y2,…,ym}；m为中间层节点个数；得到输出层向量z＝{z1}；其中，z1为参考横摆角速度调节系数，使ωi＝z1iωmax，其中，z1i为第i个采样周期输出层向量参数，ωmax为设定的参考横摆角速度的最大角速度；当车辆转弯速度v＞40km/h时，控制器输出参考横摆角速度为：其中，ω为横摆角速度；u为纵向车速；l为前后轴轴距；a为汽车质心至前轴的距离；b为汽车质心至后轴的距离；δ为方向盘转角；k1为汽车前轴的侧偏刚度，k2为汽车后轴的侧偏刚度，m为汽车质量；步骤2：控制器根据车辆实际横摆角速度和所述参考横摆角速度的差值向角度分配器输出附加转角，所述角度分配器将所述附加转角分配到四个车轮上。2.如权利要求1所述的四轮独立驱动与转向电动汽车的四轮转向控制方法，其特征在于，所述方向盘转角δ以及车速V进行规格化公式为：其中，xj为输入层向量中的参数，Xj分别为测量参数δ、V，j＝1,2；Xjmax和Xjmin分别为相应测量参数中的最大值和最小值。3.如权利要求1或2所述的四轮独立驱动与转向电动汽车的四轮转向控制方法，其特征在于，所述驾驶员特性采用k-means聚类算法分为谨慎型、一般型和激进型三类。4.如权利要求3所述的四轮独...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，杨志，赵德阳，李宁，张乔，陈双，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21