分布式驱动差动转向汽车纵横向力协调控制方法技术

本发明专利技术公开了一种分布式驱动差动转向汽车纵横向力协调控制方法，本发明专利技术针对分布式驱动前轮差动转向电动汽车提出了轮胎纵横向力协调控制方法，旨在保证汽车转向纵向车速恒定的同时，提高汽车的横向稳定性。首先建立了差动转向车辆模型与前轮差动转向系统的动力学模型，其次设计了分层控制器，上层控制器通过滑模控制求得差动转向车辆跟踪参考模型所需要的力与力矩，下层控制器选用轮胎负荷率最小化为目标函数将上层控制器求出的力与力矩进行分配。最后设置仿真工况与无协调控制的车辆进行仿真对比，结果表明，所提出的纵横向力协调控制能很好地控制差动转向车辆在不同附着路面上稳定转向行驶的同时车速也恒定。路面上稳定转向行驶的同时车速也恒定。路面上稳定转向行驶的同时车速也恒定。

【技术实现步骤摘要】
分布式驱动差动转向汽车纵横向力协调控制方法


[0001]本专利技术涉及分布式驱动电动汽车，具体涉及一种分布式驱动差动转向汽车纵横向力协调 控制方法。

技术介绍

[0002]分布式驱动电动汽车由于采用轮毂电机驱动因而在节能减排方面展现出了巨大的优势。 轮毂电机运行噪音低、峰值效率高、负荷能力强，同时由于其转矩独立可控，且转矩响应快 速精准，能有效改善车辆的操纵稳定性和安全性，轮毂电机因此成为了研究的热点。此外， 分布式驱动电动汽车还可通过独立控制左右前轮的驱动力矩差来实现汽车的差动转向。它既 可以用作线控转向的后备系统，也可用作汽车唯一的转向系统，后者可进一步简化汽车的结 构。
[0003]某现有文献一通过控制左右驱动轮的驱动力矩差进行转向助力，深入研究了差动助力转 向的可行性，结果表明差动助力转向可有效地减小驾驶员的转向手力。某现有文献二研究表 明当转向系统失效时，可通过前轮差动转向以达到预期的转向操作。某现有文献三提出了等 效滑模控制器以控制差动转向车辆的纵向速度，设置仿真试验并验证了控制器对于保持纵向 车速的有效性，但文中并未涉及到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.分布式驱动差动转向汽车纵横向力协调控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：建立分布式驱动差动转向汽车的差动转向车辆模型，其中分布式驱动差动转向汽车采用四轮轮毂电机驱动；步骤2：建立前轮差动转向系统的动力学模型；步骤3：建立参考模型，将参考前轮转角δ
fd
输入至参考模型，进而计算出理想横摆角速度ω
d
和理想横向速度v
yd
，参考模型将理想横摆角速度ω
d
、理想纵向速度v
xd
和理想横向速度v
yd
输出至上层控制器；步骤4：分布式驱动差动转向汽车包括分层控制系统，所述分层控制系统包括上层控制器和下层控制器，其中上层控制器包括滑模控制器，滑模控制器根据参考模型输出的理想横摆角速度ω
d
、理想纵向速度v
xd
和理想横向速度v
yd
，以及差动转向车辆模型输出的实际横摆角速度ω、实际纵向速度v
x
和实际横向速度v
y
计算出纵向合力F
xd
、横向合力F
yd
和合力矩M
d
；步骤5：下层控制器根据设定的优化目标函数、约束条件以及纵向合力F
xd
、横向合力F
yd
和合力矩M
d
进行优化求解以得到左前轮的横向力和纵向力、右前轮的横向力和纵向力、左后轮的横向力和纵向力以及右后轮的横向力和纵向力；优化求解得到的左前轮的横向力、右前轮的横向力、左后轮的横向力以及右后轮的横向力通过轮胎逆模型转换为实际前轮转角δ
f
、左前轮的侧偏角、右前轮的侧偏角、左后轮的侧偏角以及右后轮的侧偏角，实际前轮转角δ
f
输入给前轮差动转向系统的动力学模型从而计算得到前轮驱动力矩差ΔT，将前轮驱动力矩差ΔT转换为左前轮的纵向力和右前轮的纵向力；左前轮的侧偏角、右前轮的侧偏角、左后轮的侧偏角以及右后轮的侧偏角反馈给差动转向车辆模型；步骤6：将步骤5中优化求解得到的左后轮的纵向力作为实际的左后轮的纵向力；将步骤5中优化求解得到的右后轮的纵向力作为实际的右后轮的纵向力；步骤5中优化求解得到的左前轮的纵向力与通过前轮驱动力矩差ΔT转换得到的左前轮的纵向力相加，得到实际的左前轮的纵向力；步骤5中优化求解得到的右前轮的纵向力与通过前轮驱动力矩差ΔT转换得到的右前轮的纵向力相加，得到实际的右前轮的纵向力；将实际的左后轮的纵向力、实际的右后轮的纵向力、实际的左前轮的纵向力和实际的右前轮的纵向力分配给对应的四个车轮，同时将实际的左后轮的纵向力、实际的右后轮的纵向力、实际的左前轮的纵向力和实际的右前轮的纵向力均发送到差动转向车辆模型，进而计算得到步骤4中所需的实际横摆角速度ω、实际纵向速度v
x
和实际横向速度v
y
。2.根据权利要求1所述的分布式驱动差动转向汽车纵横向力协调控制方法，其特征在于：所述的步骤1具体为：建立分布式驱动差动转向汽车的差动转向车辆模型，差动转向车辆模型的动力学方程为：式中，m为整车质量；ω为车辆的实际横摆角速度；v
x
为车辆的实际纵向速度，v
y
为车辆的实际横向速度；a
x
为车辆的实际纵向加速度，a
y
为车辆的实际横向加速度；I
z
为整车横摆
转动惯量；l
s
为左前轮中心与右前轮中心之间间距的一半；l
f
为车辆质心距前轴的距离；l
r
为车辆质心距后轴的距离；F
yfr
为左前轮的横向力，F
xfr
为左前轮的纵向力，F
yfl
为右前轮的横向力，F
xfl
为右前轮的纵向力，F
yrr
为左后轮的横向力，F
xrr
为左后轮的纵向力，F
yrl
为右后轮的横向力，F
xrl
为右后轮的纵向力；轮胎侧偏力为：F
yij
＝k
i
α
ij
,(i＝f,r,j＝l,r)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)；式中，k
f
为前轮的侧偏刚度，k
r
为后轮的侧偏刚度；α
fl
为右前轮的侧偏角，α
fr
为左前轮的侧偏角，α
rl
为右后轮的侧偏角，α
rr
为左后轮的侧偏角；将式(2)的代入式(1)，则式(1)可改写为：其中：式中，α
f
为前轮的侧偏角，α
r
为后轮的侧偏角；δ

【专利技术属性】
技术研发人员：田杰，周建兵，张纯涛，吴晓莉，邢洁芳，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：