电机驱动车辆纵横向耦合控制方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术的提供了电机驱动车辆纵横向耦合控制方法、系统和存储介质，方法包括以下步骤：获取路面附着系数和侧向车速参数；根据侧向车速参数生成驱动防滑控制策略，并进行车辆纵向驱动力矩初步分配；根据路面附着系数以及侧向车速参数得到目标横摆力矩；根据纵向驱动力矩初步分配的结果、驱动防滑控制策略以及目标横摆力矩进行纵横向耦合控制；方法针对车辆的纵横向耦合特性，通过纵向驱动力矩，以及目标横摆力矩形成的集中式协调控制，纵横向协调控制律，可有效克服车辆纵横向非线性、发挥其强耦合特性；实现方式简单，计算量少，计算速度快，适合实车使用，能够达到多目标协调最优的效果，可广泛应用于轮毂电机驱动车辆控制技术领域技术领域。

【技术实现步骤摘要】
电机驱动车辆纵横向耦合控制方法、系统及存储介质
本专利技术涉及轮毂电机驱动车辆控制

，尤其是一种电机驱动车辆纵横向耦合控制方法、系统及存储介质。
技术介绍
车辆交通安全关乎人类的生命财产安全，因此汽车安全技术是汽车行业的研究重点和热点。近年来随着电子控制技术的发展而有了更大的进步，汽车安全技术发展取得了不少研究成果。相比于集中式驱动的新能源汽车，四轮毂电机驱动车辆可以实现四轮的独立控制，这种冗余可使车辆的稳定性大幅提升，对于驾驶员操纵与行车安全有重要的意义。基于车辆的四轮转速与转矩可获得的特点，车辆的状态参数估计也更容易实现。考虑到车辆在运动平面受路面条件、驾驶员意图和车辆机械特性本身的综合影响，在路面条件恶劣和驾驶员意图激进的条件下，车辆的响应随之恶化，容易造成车辆失稳。在一般铺装道路上，车辆的纵横向运行平面受到较大干扰时，车辆的失稳倾向更加明显，因此对于四轮轮毂电机驱动车辆的纵横向平面稳定性问题的研究具有十分重要的意义。目前，针对四轮轮毂电机驱动车辆的纵横向平面稳定性控制主要有以下问题：1.直线行驶时，有的轮毂电机驱动车辆采用低选原则，同轴异侧的驱动力矩有差异时，选择两轮中驱动力较小值作为两轮的驱动力。此方法可有效保证车辆的横向稳定性，然而因此也降低了车辆的动力性。转向行驶时，不少轮毂电机驱动车辆由制动力来产生车辆运动所需的横摆力矩，但是这种控制方法削弱了车辆纵向控制效果，且仅在质心侧偏角不大的情况下有效。2.轮胎是一个复杂的非线性系统，轮胎力综合作用直接决定车辆的运动状态。现有的控制算法通常忽略了极限工况下的轮胎侧向力饱和，没有对轮胎侧向力进行约束，导致汽车跟踪能力下降，在进行驱动防滑控制时，没有将车辆的侧向滑转率都考虑在内，使得算法的实用性不高。3.常用的轮毂电机驱动车辆控制方法在进行转矩分配时没有考虑到轮毂电机外特性、地面附着条件以及垂直载荷转移等约束条件，常常忽视了极限工况下转矩分配无结果的问题以及低速良好附着路面下的性能目标优化。本控制领域缺乏非线性的控制方法来实现纵向驱动力控制与横向稳定性控制进行耦合控制。
技术实现思路
有鉴于此，为至少部分解决上述技术问题之一，本专利技术实施例目的在于提供一种有效克服车辆纵横向非线性、发挥其强耦合特性的电机驱动车辆纵横向耦合控制方法，以及可以对应实现电机驱动车辆纵横向耦合控制系统、装置以及存储介质。第一方面，本专利技术的提供了电机驱动车辆纵横向耦合控制方法，包括以下步骤：获取路面附着系数和侧向车速参数；根据侧向车速参数生成驱动防滑控制策略，并进行车辆纵向驱动力矩初步分配；根据路面附着系数以及侧向车速参数得到目标横摆力矩；根据纵向驱动力矩初步分配的结果、驱动防滑控制策略以及目标横摆力矩进行纵横向耦合控制；其中，纵横向耦合控制包括限制轮毂电机最大驱动力矩以及提高横向稳定性。此外，在本专利技术的一些实施例中，获取路面附着系数和侧向车速参数这一步骤，其包括以下步骤至少其一：通过非降阶观测器获取路面附着系数，非降阶观测器的模型参数包括：车轮转速的导数、预测车轮转速的导数以及非线性增益；通过侧向车速观测器获取侧向车速参数，侧向车速观测器的模型参数包括：侧向合力、纵向驱动力、侧向力以及前轮转角。在本专利技术的一些实施例中，根据侧向车速参数生成驱动防滑控制策略，根并进行车辆纵向驱动力矩初步分配这一步骤，其具体包括：获取轮胎的总滑移率，计算得到轮胎的总驱动力；根据总驱动力以及路面附着系数生成确定驱动防滑控制策略。在本专利技术的一些实施例中，根据总驱动力以及路面附着系数生成确定驱动防滑控制策略这一步骤，其具体包括以下步骤至少其一：车辆输出的驱动力不超过地面可提供的附着力，将转矩极限值设置为第一驱动力矩；第一驱动力矩为根据轮毂电机外特性所得的在当前转速下允许的最大输出转矩；车辆输出的驱动力超过地面可提供的附着力，将轮毂电机驱动力矩极限值设置为第二驱动力矩；第二驱动力矩为轮毂电机驱动力矩极限值，通过保持轮胎合力在稳定域内的最大值以及轮毂电机与车轮间的减速比所得到的驱动力矩。在本专利技术的一些实施例中，根据侧向车速参数生成驱动防滑控制策略，并进行车辆纵向驱动力矩初步分配这一步骤，其还包括：通过有限状态机模型消除驱动防滑控制策略执行中的输出转矩抖振；其中，若轮毂电输出转矩大于轮毂电机的驱动力矩极限值，有限状态机模型进入稳定调节状态；若轮毂电输出转矩不大于轮毂电机的驱动力矩极限值，有限状态机模型退出稳定调节状态；在稳定调节状态中，驱动防滑控制策略将输出转矩调整至保持滑转率的稳定状态。在本专利技术的一些实施例中，根据路面附着系数以及侧向车速参数得到目标横摆力矩这一步骤，其具体包括：通过滑模函数以及车辆线性二自由度模型得到理想横摆角速度增益，并得到理想横摆角速度；根据理想横摆角速度生成目标横摆力矩。在本专利技术的一些实施例中，据纵向驱动力矩初步分配的结果、驱动防滑控制策略以及目标横摆力矩进行纵横向耦合控制这一步骤，其具体包括：构建目标函数，对所目标函数进行优化，得到目标函数的约束条件；根据约束条件以及目标函数，对线性约束二次规划的有效集进行求解，得到四轮驱动力指令以及各轮驱动力矩。第二方面，本专利技术的技术方案还提供电机驱动车辆纵横向耦合控制的软件系统，包括：路面附着系数观测器，用于获取路面附着系数；侧向车速观测器，用于获取侧向车速参数；前后轴力矩分配控制器，用于根据侧向车速参数生成驱动防滑控制策略，并进行车辆纵向驱动力矩初步分配；车辆横摆角速度滑模控制器，用于根据路面附着系数以及侧向车速参数得到目标横摆力矩；输出驱动力矩分配控制器，用于根据纵向驱动力矩初步分配的结果、驱动防滑控制策略以及目标横摆力矩进行纵横向耦合控制。第三方面，本专利技术的技术方案还提供另一种电机驱动车辆纵横向耦合控制的硬件系统，包括：至少一个处理器；至少一个存储器，用于存储至少一个程序；当至少一个程序被至少一个处理器执行，使得至少一个处理器实现电机驱动车辆纵横向耦合控制方法。第四方面，本专利技术的技术方案还提供了一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，处理器可执行的程序在由处理器执行时用于实现电机驱动车辆纵横向耦合控制方法。本专利技术的优点和有益效果将在下面的描述中部分给出，其他部分可以通过本专利技术的具体实施方式了解得到：本专利技术技术方案针对车辆的纵横向耦合特性，通过纵向驱动力矩，以及目标横摆力矩形成的集中式协调控制，纵横向协调控制律，可有效克服车辆纵横向非线性、发挥其强耦合特性；并且本方案结合了路面附着系数和侧向车速参数，实现方式更为简单，计算量少，计算速度快，适合实车使用；通过横摆力矩形成的集中式协调控制以及驱动防滑控制策略最终进行纵横向耦合控制，能够达到多目标协调最优的效果。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电机驱动车辆纵横向耦合控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获取路面附着系数和侧向车速参数；/n根据所述侧向车速参数生成驱动防滑控制策略，并进行车辆纵向驱动力矩初步分配；/n根据所述路面附着系数以及所述侧向车速参数得到目标横摆力矩；/n根据纵向驱动力矩初步分配的结果、所述驱动防滑控制策略以及所述目标横摆力矩进行纵横向耦合控制；其中，所述纵横向耦合控制包括限制轮毂电机最大驱动力矩以及提高横向稳定性。/n

【技术特征摘要】
1.电机驱动车辆纵横向耦合控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取路面附着系数和侧向车速参数；
根据所述侧向车速参数生成驱动防滑控制策略，并进行车辆纵向驱动力矩初步分配；
根据所述路面附着系数以及所述侧向车速参数得到目标横摆力矩；
根据纵向驱动力矩初步分配的结果、所述驱动防滑控制策略以及所述目标横摆力矩进行纵横向耦合控制；其中，所述纵横向耦合控制包括限制轮毂电机最大驱动力矩以及提高横向稳定性。


2.根据权利要求1所述的电机驱动车辆纵横向耦合控制方法，其特征在于，所述获取路面附着系数和侧向车速参数这一步骤，其包括以下步骤至少其一：
通过非降阶观测器获取所述路面附着系数，所述非降阶观测器的模型参数包括：车轮转速的导数、预测车轮转速的导数以及非线性增益；
通过侧向车速观测器获取所述侧向车速参数，所述侧向车速观测器的模型参数包括：侧向合力、纵向驱动力、侧向力以及前轮转角。


3.根据权利要求1所述的电机驱动车辆纵横向耦合控制方法，其特征在于，所述根据所述侧向车速参数生成驱动防滑控制策略，并进行车辆纵向驱动力矩初步分配这一步骤，其具体包括：
获取轮胎的总滑移率，得到轮胎的总驱动力；
根据所述总驱动力以及所述路面附着系数生成确定所述驱动防滑控制策略。


4.根据权利要求3所述的电机驱动车辆纵横向耦合控制方法，其特征在于，所述根据所述总驱动力以及所述路面附着系数生成确定所述驱动防滑控制策略这一步骤，其具体包括以下步骤至少其一：
车辆输出的驱动力不超过地面可提供的附着力，将转矩极限值设置为第一驱动力矩；所述第一驱动力矩为根据轮毂电机外特性所得的在当前转速下允许的最大输出转矩；
车辆输出的驱动力超过地面可提供的附着力，将轮毂电机驱动力矩极限值设置为第二驱动力矩；所述第二驱动力矩为轮毂电机驱动力矩极限值，通过保持轮胎合力在稳定域内的最大值以及轮毂电机与车轮间的减速比所得到的驱动力矩。


5.根据权利要求3所述的电机驱动车辆纵横向耦合控制方法，其特征在于，所述根据所述侧向车速参数生成驱动防滑控制策略，并进行车辆纵向驱动力矩初步分配这一步骤，其还包括：
通过有限状态机模型消除所述驱动防滑控制策略执行中的输出转...

【专利技术属性】
技术研发人员：付翔，徐超，何宗权，袁跃旭，刘道远，李良波，叶硼林，赵舒翔，
申请(专利权)人：武汉理工大学，东风越野车有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42