一种分布式驱动越野车复杂越野工况辨识方法技术

本发明专利技术公开了一种分布式驱动越野车复杂越野工况辨识方法，将车辆简化为一个旋转动力学系统，进行复杂越野工况车辆旋转动力学建模，进行车辆运动状态及车轮附着状态分析；将悬空车轮的同轴及同侧车轮作为翘板的支点，悬空车轮及其对角车轮作为翘板两端；以两个支点连线为旋转轴，根据车辆绕该旋转轴的旋转加速度判断车辆稳定状态；基于反证方法进行复杂越野工况辨识，若车轮实际滑转率与基于普通越野工况假设推理的滑转率结论相矛盾，且满足冗余条件时，则当前车辆行驶工况为复杂越野工况。本发明专利技术通过分析驱动越野车辆在复杂越野工况下的受力状态，解决了越野车辆不能及时准确判断当前行驶路面为复杂越野工况造成的车辆失稳和整车驱动力不足问题。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式驱动越野车复杂越野工况辨识方法
本专利技术涉及汽车行驶工况辨识领域，尤其涉及一种特殊工况动力学模型与工况辨识策略。
技术介绍
目前针对分布式驱动车辆的行驶状态参数估计以及车辆动力学控制多针对于普通工况(铺装道路行驶工况)的假设，即假设路面平整良好，仅存在路面附着系数的变化，除车辆侧翻等失稳情况外，车辆各个车轮均与地面接触，车轮垂向力不为零。而越野车在实际行驶时由于路面的不确定性、多样性和非线性特征，路面的扭曲起伏，越野车车轮易出现车轮垂向力大幅减小甚至悬空而完全失去附着等情况。在该种复杂越野工况下，基于普通工况的动力学模型已不适用，同时高精度的动力学估计方法实时性难以满足要求，而运动学方法受较高的传感器噪声和参数扰动的影响，估计精度不足。整体上，现有参数估计在估计实时性及精度上难以很好的兼顾。车辆运动状态参数在越野工况下受噪声影响有跳变可能性，很难通过单个或几个车辆运动状态参数正向推理辨识车辆是否处于复杂越野工况。基于普通越野工况减速估计最优滑转率进行驱动防滑控制会造成车轮滑转率高，无法达到最优动力性及稳定性，轮胎过渡磨损，严重时由于整车驱动力不足难以通过该越野路面。因此需要提出一种针对于分布式驱动越野车辆的、在特殊工况下的动力学模型，分析车辆在复杂越野工况下的车轮稳定性状态，同时为了对车辆进行更好的控制，对分布式驱动越野车辆实际行驶的越野工况辨识尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种特殊工况动力学模型与工况辨识策略。分析分布式驱动越野车辆在复杂越野工况下的受力状态，并提出一种工况辨识策略解决越野车辆不能及时准确判断当前行驶路面为复杂越野工况造成的车辆失稳和整车驱动力不足问题。本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种分布式驱动越野车复杂越野工况辨识方法，包括以下步骤：步骤1、将车辆简化为一个旋转动力学系统，进行复杂越野工况车辆旋转动力学建模，进行车辆运动状态及车轮附着状态分析；步骤2、将悬空车轮的同轴及同侧车轮作为翘板的支点，悬空车轮及其对角车轮作为翘板两端；以两个支点连线为旋转轴，根据车辆绕该旋转轴的旋转加速度判断车辆稳定状态；步骤3、通过车轮转动角加速度的等效值与实际值的比较结果，或通过车轮滑移率判断各个车轮的稳定性；步骤4、基于反证方法进行复杂越野工况辨识，若车轮实际滑转率与基于普通越野工况假设推理的滑转率结论相矛盾，证明假设的普通越野工况不成立，且满足冗余条件时，则当前车辆行驶工况为复杂越野工况。进一步地，步骤1中，复杂越野工况车辆旋转动力学建模具体步骤为：设车辆为一刚体，对左前轮失稳情况进行建模，车辆绕右前轮与左后轮轮心连线AB为旋转轴线旋转；为车辆绕旋转轴的旋转角速度；Fzi为各个车轮的垂向力，车轮垂向力作用点距旋转轴的距离为ci，i为车轮序号，i＝1,2,3,4；Gfr、Grl分别为按车辆旋转轴所达的对角平面分割后两部分车体的等效重力，且其作用点距旋转轴的距离为d1、d2；复杂越野工况下的特殊车辆旋转动力学系统表示为：式中，JV为车辆绕旋转轴的转动惯量；车辆垂向动力学方程：式中，m为整车质量，为车辆垂向加速度；忽略车辆垂向加速度，得：Fz1+Fz2+Fz3＝Gfr+Grl＝GV式中，GV为整车重力；其余各轮失稳情况建模同理。进一步地，步骤2中，通过旋转加速度分析车辆稳定状态，得出复杂越野工况对角车轮稳定性相似，即悬空失稳车轮的对角轮稳定性低于另外一组对角轮的稳定性。进一步地，步骤3中，通过车载加速度传感器测量的纵向加速度和横向加速度计算车辆质心加速度，结合车辆质心与车轮轮心在俯视平面内的几何关系关系以及传感器测得的横摆角速度，计算理想工况下的等效车轮轮心纵向加速度，进而计算等效车轮转动角加速度；通过对基于质心纵向加速度的等效车轮转动角加速度与基于轮速传感器微分计算的实际车轮转动角加速度进行比较来判断各个车轮的滑转失稳稳定性。进一步地，步骤3中，等效车轮转动角加速度计算步骤为：车辆质心加速度ao大小由车载加速度传感器测得的纵向加速度ax和横向加速度ay计算得到：理想工况下，运用基点法通过实际测得的质心加速度计算等效车轮转动加速度；已知车辆质心加速度ao、横摆角速度γ，等效车轮轮心加速度表示为：式中，ao、均为向量，为等效车轮轮心加速度，i＝1,2,3,4,分别表示左前轮、右前轮、左后轮、右后轮；为车轮绕车辆质心转动的切向加速度，为车轮绕车辆质心转动的法向加速度；B为车辆轮距；a为前轴至车辆质心距离；b为后轴距车辆质心距离；忽略车轮的侧偏运动，即车轮的转动线加速度等于车轮轮心加速度ai：取车辆半载时的车轮静态半径为车轮有效滚动半径，等效车轮转动角加速度计算如下：式中，为等效车轮转动角加速度，r为车轮有效滚动半径；根据电机旋变测得的转速信号，计算实际车轮转动角加速度为：式中，为实际车轮转动角加速度，ni为轮毂电机旋变测得的电机转速，it为轮边减速器的减速比，t为时间。进一步地，步骤3中，车轮滑转率计算步骤为：获取车辆车速，采用平均轮速法估算车辆的纵向车速，即式中：为估计的车辆纵向车速；v1、v2、v3、v4为车辆的四个车轮轮速；其中车轮轮速为：式中，δ为车辆前轮转角；ωi为车轮转动角速度，B为车辆轮距，γ为车辆横摆角速度，r为车轮有效滚动半径；当车轮出现滑转失稳时，其轮速测量值对于纵向车速估计失真，此时车辆车速为剔除该失稳车轮轮速后的平均轮速，即式中，i为处于稳定状态的车轮序号；n为处于稳定状态的车轮数量；则各车轮滑转率为：式中：为上一时刻车辆的纵向车速。进一步地，步骤4中，冗余条件包括车辆姿态条件、转矩条件、滑转率条件和驱动力条件。进一步地，步骤4的辨识结果通过计时模块保持一设定时间，计时结束后，辨识结果恢复为默认值，若依旧存在车轮滑转，则再次进行工况辨识。本专利技术所达到的有益效果：本专利技术的分布式驱动越野车复杂越野工况辨识方法，通过分析分布式驱动越野车辆在复杂越野工况下的受力状态，解决了越野车辆不能及时准确判断当前行驶路面为复杂越野工况造成的车辆失稳和整车驱动力不足问题。附图说明图1复杂越野工况车辆旋转动力学系统示意图；图2图1的运动状态示意图；图3车辆姿态坐标图；图4复杂越野工况辨识流程。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术公开的一种分布式驱动越野车复杂越野工况辨识方法，包括以下步骤：S1、利用一种特殊工况动力学模型判断分布式驱动越野车在复杂越野工况具有对角车轮稳定性相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式驱动越野车复杂越野工况辨识方法，其特征是，包括以下步骤：/n步骤1、将车辆简化为一个旋转动力学系统，进行复杂越野工况车辆旋转动力学建模，进行车辆运动状态及车轮附着状态分析；/n步骤2、将悬空车轮的同轴及同侧车轮作为翘板的支点，悬空车轮及其对角车轮作为翘板两端；以两个支点连线为旋转轴，根据车辆绕该旋转轴的旋转加速度判断车辆稳定状态；/n步骤3、通过车轮转动角加速度的等效值与实际值的比较结果，或通过车轮滑移率判断各个车轮的稳定性；/n步骤4、基于反证方法进行复杂越野工况辨识，若车轮实际滑转率与基于普通越野工况假设推理的滑转率结论相矛盾，证明假设的普通越野工况不成立，且满足冗余条件时，则当前车辆行驶工况为复杂越野工况。/n

【技术特征摘要】
1.一种分布式驱动越野车复杂越野工况辨识方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤1、将车辆简化为一个旋转动力学系统，进行复杂越野工况车辆旋转动力学建模，进行车辆运动状态及车轮附着状态分析；
步骤2、将悬空车轮的同轴及同侧车轮作为翘板的支点，悬空车轮及其对角车轮作为翘板两端；以两个支点连线为旋转轴，根据车辆绕该旋转轴的旋转加速度判断车辆稳定状态；
步骤3、通过车轮转动角加速度的等效值与实际值的比较结果，或通过车轮滑移率判断各个车轮的稳定性；
步骤4、基于反证方法进行复杂越野工况辨识，若车轮实际滑转率与基于普通越野工况假设推理的滑转率结论相矛盾，证明假设的普通越野工况不成立，且满足冗余条件时，则当前车辆行驶工况为复杂越野工况。


2.根据权利要求1所述的一种分布式驱动越野车复杂越野工况辨识方法，其特征是，步骤1中，复杂越野工况车辆旋转动力学建模具体步骤为：
设车辆为一刚体，对左前轮失稳情况进行建模，车辆绕右前轮与左后轮轮心连线AB为旋转轴线旋转；为车辆绕旋转轴的旋转角速度；Fzi为各个车轮的垂向力，车轮垂向力作用点距旋转轴的距离为ci，i为车轮序号，i＝1,2,3,4；Gfr、Grl分别为按车辆旋转轴所达的对角平面分割后两部分车体的等效重力，且其作用点距旋转轴的距离为d1、d2；
复杂越野工况下的特殊车辆旋转动力学系统表示为：



式中，JV为车辆绕旋转轴的转动惯量；
车辆垂向动力学方程：



式中，m为整车质量，为车辆垂向加速度；
忽略车辆垂向加速度，得：
Fz1+Fz2+Fz3＝Gfr+Grl＝GV
式中，GV为整车重力；
其余各轮失稳情况建模同理。


3.根据权利要求1所述的一种分布式驱动越野车复杂越野工况辨识方法，其特征是，步骤2中，通过旋转加速度分析车辆稳定状态，得出复杂越野工况对角车轮稳定性相似，即悬空失稳车轮的对角轮稳定性低于另外一组对角轮的稳定性。


4.根据权利要求1所述的一种分布式驱动越野车复杂越野工况辨识方法，其特征是，步骤3中，通过车载加速度传感器测量的纵向加速度和横向加速度计算车辆质心加速度，结合车辆质心与车轮轮心在俯视平面内的几何关系关系以及传感器测得的横摆角速度，计算理想工况下的等效车轮轮心纵向加速度，进而计算等效车轮转动角加速度；
通过对基于质心纵向加速度的等效车轮转动角加速度与基于轮速传感器微分计算的实际车轮转动角加速度进行比较来判断各个车轮的滑转失稳稳定性。


5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：付翔，杨鹏，赵熙金，刘道远，吴森，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42