【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于汽车转向系统，具体涉及一种基于虚拟电机的分布式线控转向控制方法。
技术介绍
1、在车辆转弯行驶过程中，需要全部车轮协同配合转向，共同完成转弯行驶的动作。在这个过程中，由于阿克曼转向原理的存在，每个车轮的转角都不相同，因此需要各个车轮之间进行异速同步协同控制。同时，由于分布式转向系统中每个车轮的系统参数、外界阻力等不同，各个车轮的转向角度跟踪轨迹既要存在不同转向角速度的异速控制需求，又要存在同时抵达不相等目标转向角度的同步控制需求，因此分布式转向系统的异速同步控制是一项关键技术。
2、目前，传统研究主要集中在分布式转向系统各个角模块之间的同步控制，但是同步控制忽略了阿克曼转向原理，势必会造成车辆偏离参考轨迹、降低车辆的操纵稳定性、轮胎偏磨等问题。中国专利技术专利申请号为cn201710347018.2，名称为“一种分布式驱动电动汽车的差动助力转向控制系统及方法”中公开了根据整车状态计算整车所需要的广义横摆力矩，采用pi控制算法分配左右轮转矩达到差动助力转向的效果，但该方法没有考虑到四轮转角不同时，轮胎附着力差异对差动助力转向的影响；中国专利技术专利申请号为cn201710758764.0，名称为“四轮独立驱动独立转向电动车的集中-分布式控制系统”中采用四个独立的单轮控制器控制车轮的转动，实现对车辆能量最优的运动控制，但未考虑四轮转角同步性对车辆稳定性的影响。
技术实现思路
1、针对于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于虚拟电机的分布式线控转向
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、本专利技术的一种基于虚拟电机的分布式线控转向控制方法，步骤如下：
4、1)根据车辆方向盘转角及车辆的实时速度，利用车辆二自由度参考模型求解得到车辆的期望横摆角速度和期望质心侧偏角；
5、2)根据所述步骤1)中获得的期望横摆角速度和期望质心侧偏角，及车辆的实时运动状态信息，利用四轮转角分配器求解得到四个车轮的转向电机的参考转角和虚拟电机的参考转角；
6、3)根据四个车轮的转向电机、虚拟电机的参考转角与实际转角的偏差，求解得到四个车轮的转向电机、虚拟电机的参考转速；
7、4)根据四个车轮的转向电机、虚拟电机的参考转速和实际转速，输出转速补偿；
8、5)将参考转速同时与转速补偿与实际转速相减，将得到的差值输出给转速控制器，转速控制器控制转向电机偏转，完成转向动作。
9、进一步地，所述步骤1)中利用车辆二自由度参考模型求解得到车辆的期望横摆角速度γ*和期望质心侧偏角β*的具体步骤为：
10、11)建立车辆二自由度参考模型：
11、
12、12)当车辆进入稳态时，可得：
13、
14、
15、其中，u为车速，l为车轮轴距，为稳定性因素，m为整车质量，cf和cr分别为前轮和后轮等效侧偏刚度，a为前轴到质心的距离，b为后轴到质心的距离，iz为绕z轴转动惯量，δf为前轮转角。
16、进一步地，所述步骤2)中车辆的实时运动状态信息具体包括：车辆质心侧偏角、横摆角速度、车速、侧向加速度、侧倾角、轮胎侧向力、轮胎垂向载荷。
17、进一步地，所述步骤2)中求解四个车轮的转向电机的参考转角和虚拟电机的参考转角具体步骤为：
18、21)将步骤1)中获取的期望横摆角速度γ*与左、右转向域的横摆角速度修正量相加，期望质心侧偏角β*与左、右转向域的质心侧偏角修正量相加，得到左、右转向域的参考横摆角速度和参考质心侧偏角分别表示如下：
19、
20、式中，δγi,d为左、右转向域的横摆角速度的修正量，δβi,d为左、右转向域的质心侧偏角的修正量，γi,d为左、右转向域参考横摆角速度，βi,d为左、右转向域的参考质心侧偏角；
21、22)取状态变量为xl＝[βl γl]t，控制变量为建立左转向域模型如下：
22、
23、式中，al和bl为常实数矩阵，βl为左转向域的实际质心侧偏角，γl为左转向域的实际横摆角速度，δfl，δrl分别为左前轮转角和左后轮转角；
24、取状态变量为xr＝[βr γr]t，控制变量为建立右转向域模型如下：
25、
26、式中，ar和br为常实数矩阵，βr为右转向域的实际质心侧偏角，γr为右转向域的实际横摆角速度，δfr，δrr分别为右前轮转角和右后轮转角；
27、23)根据参考横摆角速度和参考质心侧偏角，设计控制器以得到对应的前、后轮转角；定义左、右转向域参考横摆角速度和参考质心侧偏角与实际横摆角速度和实际质心侧偏角的差值分别为el,1，er,1和el,2，er,2，可得：
28、
29、
30、式中，ei为差值矩阵，i＝l,r表示左、右转向域；xi,d表示左、右转向域的参考状态；
31、对上式求导可得：
32、
33、式中，ai和bi为系统的系数矩阵，d(x,t)为外部扰动，ui,d为系统的参考输入；
34、构造滑模面为：
35、
36、式中，c1和c2为控制器参数，si,1和si,2分别为基于横摆角速度构建的滑模面和基于质心侧偏角构建的滑模面；
37、对滑模面求导可得：
38、
39、选取等速趋近律：
40、si＝diag(gi)·sgn(si)
41、式中，gi为控制器参数；
42、则：
43、
44、式中，控制器参数gi,1，gi,2大于0；
45、令外部扰动d(x,t)＝0，可得：
46、
47、由此可得左转向域的前后轮转向电机的参考转角为ul，右转向域的前后轮转向电机的参考转角为ur；
48、
49、式中，ulf为左前轮转向电机的参考转角；ulr为左后轮转向电机的参考转角；urf为右前轮转向电机的参考转角；urr为右后轮转向电机的参考转角；
50、将四个转向电机的参考转角相加后求取平均值作为虚拟电机的参考转角θx_ref：
51、
52、进一步地，所述步骤3)具体包括：
53、四个转向电机和虚拟电机的转速控制器接收参考转角和实际转角，将参考转角和实际转角作差，得到的差值输入到pi控制器中，pi控制器输出值u(t)作为参考转速；
54、pi控制器的表达式如下：
55、u(t)＝kpe(t)+ki∫e(t)dt
56、式中，u(t)为pi控制器输出值kp为比例系数，ki为积分系数，e(t)为输入的差值信号。
57、进一步地，所述步骤4)具体包括：
58、41)转速本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于虚拟电机的分布式线控转向控制方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于虚拟电机的分布式线控转向控制方法，其特征在于，所述步骤1)中利用车辆二自由度参考模型求解得到车辆的期望横摆角速度γ*和期望质心侧偏角β*的具体步骤为：
3.根据权利要求1所述的基于虚拟电机的分布式线控转向控制方法，其特征在于，所述步骤2)中车辆的实时运动状态信息具体包括：车辆质心侧偏角、横摆角速度、车速、侧向加速度、侧倾角、轮胎侧向力、轮胎垂向载荷。
4.根据权利要求1所述的基于虚拟电机的分布式线控转向控制方法，其特征在于，所述步骤2)中求解四个车轮的转向电机的参考转角和虚拟电机的参考转角具体步骤为：
5.根据权利要求1所述的基于虚拟电机的分布式线控转向控制方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括：
6.根据权利要求1所述的基于虚拟电机的分布式线控转向控制方法，其特征在于，所述步骤4)具体包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟电机的分布式线控转向控制方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于虚拟电机的分布式线控转向控制方法，其特征在于，所述步骤1)中利用车辆二自由度参考模型求解得到车辆的期望横摆角速度γ*和期望质心侧偏角β*的具体步骤为：
3.根据权利要求1所述的基于虚拟电机的分布式线控转向控制方法，其特征在于，所述步骤2)中车辆的实时运动状态信息具体包括：车辆质心侧偏角、横摆角速度、车速、侧...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁为何，赵万忠，王春燕，栾众楷，周小川，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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