一种转矩优化分配控制系统、无人搬运车及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种转矩优化分配控制系统、无人搬运车及其控制方法，属于控制系统技术领域。所述系统包括上层控制器、中层控制器和底层控制器；所述上层控制器和中层控制器、上层控制器与底层控制器、中层控制器与底层控制器之间机电连接；所述中层控制器包括转矩分配控制器和与转矩分配控制器相连的滑移率相近控制器；所述滑移率相近控制器与无人搬运车的轮毂电机相连；所述底层控制器包括观测器；所述观测器与无人搬运车相连。本发明专利技术基于神经网络PID的转矩优化分配控制策略，在降低无人搬运车能耗的同时提高其行驶稳定性。车能耗的同时提高其行驶稳定性。车能耗的同时提高其行驶稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种转矩优化分配控制系统、无人搬运车及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种转矩优化分配控制系统、无人搬运车及其控制方法，属于控制系统


技术介绍

[0002]分布式驱动为电动汽车动力学控制引入新的实现形式，具有驱动链短、传动效率高、各个车轮之间均可独立控制、且各车轮转矩可按照任意比例进行分配等优点，对提升车辆的安全稳定性、节能性、及其他运动性能具有重要意义，是智能车辆的理想运动平台。在环境与能源问题日益突出的大背景下，分布式驱动电动汽车正成为学术界的开发热点。
[0003]智能工厂内无人搬运车大多采用分布式驱动方式，在执行搬运任务过程中，由于负载大小和位置变化，引起不同的驱动轮承受不同的正压力，导致AGV质心位置发生变化，影响无人搬运车的稳定性和经济性。分布式驱动汽车轮毂电机转矩分配控制是决定整车稳定性、动力性与经济性优劣的关键因素，为保证分布式驱动汽车行驶稳定性和整车经济性并充分发挥四轮驱动转矩单独可控的优势，须采用主动控制策略进行转矩分配。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种转矩优化分配控制系统、无人搬运车及其控制方法，以解决现有技术中无人搬运车转矩分配不合理、稳定性差的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术是采用下述方案实现的：本专利技术提供了一种转矩优化分配控制系统，包括上层控制器、中层控制器和底层控制器；所述上层控制器和中层控制器、上层控制器与底层控制器、中层控制器与底层控制器之间机电连接；所述中层控制器包括转矩分配控制器和与转矩分配控制器相连的滑移率相近控制器；所述滑移率相近控制器与无人搬运车的轮毂电机相连；所述底层控制器包括观测器；所述观测器与无人搬运车相连。
[0006]本专利技术还提供了一种无人搬运车，采用上述转矩优化分配控制系统对整车进行转矩优化分配控制。
[0007]本专利技术还提供了一种转矩优化分配控制系统的控制方法，包括如下步骤：所述上层控制器根据无人搬运车的载货量确定车辆所需转矩，根据需求转矩确定无人搬运车的驱动方式；所述中层控制器的滑移率相近控制器在满足驱动力允许和上层控制器确定的驱动方式条件下，依据PIDNN算法对转矩进行调整，并将调整转矩反馈至转矩分配控制器；所述转矩分配控制器根据上层控制器的需求转矩结合调整转矩计算各轮毂电机的期望转矩，反馈至各轮毂电机；所述底层控制器的观测器检测无人搬运车的驱动轮实际转矩，并与转矩分配控制器输出的期望转矩比较，进行闭环反馈跟踪控制。
[0008]优选的，还包括如下步骤：当所述载货量小于20kg时且无人搬运车及货物质心位置靠近前轴，无人搬运车采用前轮驱动方式；当所述载货量小于20kg且无人搬运车及货物
质心位置靠近后轴，无人搬运车采用后轮驱动方式；当所述载货量不小于20kg时，无人搬运车采用四轮驱动方式。
[0009]优选的，还包括如下步骤：所述滑移率相近控制器根据驱动轮反馈的车速及轮速计算驱动轮滑移率：当驱动轮滑移率最小值大于驱动滑移率阈值时，输出驱动轮调整转矩；当驱动轮滑移率最小值不大于驱动轮滑移率阈值且驱动轮滑移率之差不超过预先设置的驱动轮滑移率之差的阈值，驱动轮调整转矩为零；当驱动轮滑移率最小值不大于驱动轮滑移率阈值且驱动轮滑移率之差超过预先设置的驱动轮滑移率之差的阈值，输出驱动轮调整转矩。
[0010]优选的，还包括如下步骤：当实际转矩与期望转矩变化率小于0.1%时，驱动轮实际转矩不变；当实际转矩与期望转矩变化率不小于0.1%时，调整驱动轮实际转矩。
[0011]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：1、本专利技术提出基于神经网络PID的转矩分配控制策略，设计一种分层控制器，在降低无人搬运车能耗的同时提高其行驶稳定性；2、本专利技术基于PINDD的控制策略具有实际的应用价值，有较强的鲁棒性和适应能力，这些都很好的满足了AGV转矩分配控制的要求。
附图说明
[0012]图1是本专利技术实施例提供的一种转矩优化分配控制系统流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种滑移率相近控制器的工作流程示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种PIDNN算法结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种轮毂电机效率特性图；图5为本专利技术实施例提供的低负荷仿真实验下驱动轮总功率图；图6为本专利技术实施例提供的低负荷仿真实验下无人搬运车横向偏移距离图；图7为本专利技术实施例提供的高负荷仿真实验下驱动轮总功率图；图8为本专利技术实施例提供的低负荷仿真实验下无人搬运车横向偏移距离图；图9为本专利技术实施例提供的低负荷工况下实验与仿真驱动轮总功率对比图；图10为本专利技术实施例提供的低负荷工况下实验与仿真无人搬运车横向偏移距离对比图；图11为本专利技术实施例提供的高负荷工况下实验与仿真驱动轮总功率对比图；图12为本专利技术实施例提供的高负荷工况下实验与仿真无人搬运车横向偏移距离对比图。
具体实施方式
[0013]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。
[0014]实施例1本实施例提供了一种转矩优化分配控制系统，针对AGV变质心直线行驶工况，结合分布式驱动各驱动轮转矩独立可控的特点，在降低无人搬运车能耗的同时提高其行驶稳定性，提出基于PIDNN的转矩优化分配分层控制策略，如图1的流程示意图所示，提出一种分层
控制器，包括相互机电连接的上层控制器、中层控制器和底层控制器； 上层控制器选择驱动方式，中层控制器包括转矩分配控制器和与转矩分配控制器相连的滑移率相近控制器，且滑移率相近控制器与无人搬运车的轮毂电机相连，对转矩进行调整和分配；底层控制器包括观测器；所述观测器与无人搬运车相连，用于检测无人搬运车在中层控制器转矩分配的控制效果，并且依据实际情况作出反馈调整与控制。
[0015]本实施例通过分层式的基于PIDNN转矩分配控制策略，在降低无人搬运车能耗的同时，极大地提高了无人搬运车的行驶稳定性。
[0016]实施例2本实施例提供了一种无人搬运车，采用上述实施例1中的转矩分配控制系统，对整车的转矩分配进行控制，提高了无人搬运车的经济性和稳定性，并且有效降低整车能耗。
[0017]实施例3本实施例提供了一种转矩优化分配控制方法，如图1所示，在上层控制器中， 上层控制器首先根据AGV的载货量来确定车辆所需转矩的大小，具体为：当所述载货量小于20kg时且无人搬运车及货物质心位置靠近前轴，无人搬运车采用前轮驱动方式；当所述载货量小于20kg且无人搬运车及货物质心位置靠近后轴，无人搬运车采用后轮驱动方式；当所述载货量不小于20kg时，无人搬运车采用四轮驱动方式。
[0018]无人搬运车所采用的四个轮毂电机为同一型号的轮毂电机，故其效率特性基本一致，利用不同转速和转矩下测得如图4所示的轮毂电机效率特性图，不同转矩和转速下电机效率不同，同一转矩下，转速的变化对电机效率影响不大，而同一转速下，转矩的变化对电机效率影响较为明显。根据电机效率的分布，在转矩较小和较大时轮毂电机效率较低，中间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转矩优化分配控制系统，其特征在于，包括上层控制器、中层控制器和底层控制器；所述上层控制器和中层控制器、上层控制器与底层控制器、中层控制器与底层控制器之间机电连接；所述中层控制器包括转矩分配控制器和与转矩分配控制器相连的滑移率相近控制器；所述滑移率相近控制器与无人搬运车的轮毂电机相连；所述底层控制器包括观测器；所述观测器与无人搬运车相连。2.一种无人搬运车，其特征在于，采用权利要求1所述的转矩优化控制系统进行转矩优化分配控制。3.一种权利要求1所述的转矩优化分配控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：所述上层控制器根据无人搬运车的载货量确定车辆所需转矩，根据需求转矩确定无人搬运车的驱动方式；所述中层控制器的滑移率相近控制器在满足驱动力允许和上层控制器确定的驱动方式条件下，依据PIDNN算法对转矩进行调整，并将调整转矩反馈至转矩分配控制器；所述转矩分配控制器根据上层控制器的需求转矩结合调整转矩计算各轮毂电机的期望转矩，反馈至各轮毂电机；所述底层控制器的观测器检测无人搬运车的驱动轮实际转矩，并与转矩分配控制器输出的期望转矩比较，进行闭环反馈跟踪控制。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玮，刘萍，俞跃，张庆杰，万益东，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：