本发明专利技术公开了一种分布式滑板底盘及其多维矢量互冗余域控制方法，包括：左前角模块、右前角模块、左后角模块、右后角模块、车架、供电模块及多维矢量互冗余域控制器；本发明专利技术通过构建分布式滑板底盘时空异质矢量重组模型，充分利用底盘不同时刻纵向、横向、垂向不同维度的冗余资源进行底盘运动补偿和控制，并通过构建纵向、横向、垂向多维矢量与执行器控制量的映射关系进一步强化底盘的综合性能，从而可以克服现有技术中在动力学边界确定、极限工况下的性能无降级控制等方面存在的限制和不足，实现更高水平的底盘控制和性能优化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于汽车底盘控制，具体涉及一种分布式滑板底盘及其多维矢量互冗余域控制方法。
技术介绍
1、在滑板底盘这一技术背景下，往往采用更高的自由度设计以保证底盘的可靠性和灵活性，例如转向系统普遍为分布式独立主销转向、制动系统为分布式机械纯干式制动器、驱动系统普遍为分布式轮毂或轮边电机。在上述技术背景下，车辆转向、制动功能的实现不仅仅是转向或制动单个子系统的工作，而变成了分布式滑板底盘纵横垂向多维矢量动态协调、执行器时空动态协同控制的转向、制动功能域控制。
2、现有对于滑板底盘域控系统的研究中，例如：中国专利技术专利申请号为cn202011539643.5，名称为“一种网联式智能线控底盘域控制装置及其控制方法”中通过域控制器的整合，使得底盘域内分散的车辆硬件之间可以实现信息互联与资源共享；中国专利技术专利申请号为cn201811251327.0，名称为“一种动力底盘域控制架构及汽车”中公布了域控制架构根据接收到的动力底盘域控制器发送的控制指令执行相应的操作，调整汽车的状态；中国专利技术专利申请号为cn202211077040.7，名称为“一种集中式底盘域控制架构及方法”中公布了底盘域控制器包括控制策略决策模块及失效/冗余/容错模块，可根据传感器的传感信号确定底盘故障数据，通过故障数据修正控制指令；中国专利技术专利申请号为cn202110204757.2，名称为“基于底盘域控制器的智能汽车信息流冗余安全控制系统”中公布了基于底盘动力学域控制的概念对底盘上的信息流进行重新整合，通过冗余信号通路实现与外界信息流交互。
3、然而，上述现有的底盘设计及其域控制方法存在如下两点潜在问题：
4、第一，在底盘构型设计方面，现有研究虽然也提出了转向、制动、驱动、悬架的角模块式集成设计方法，但只是进行了空间上的集成，即只将转向、制动、驱动、悬架在空间上设计为了一体，忽略了其共用部件的一体化设计，不仅导致通过现有方法集成得到的角模块存在转动惯量大、簧下质量过大、体积较大不易进行布置等问题；而且由于各部件空间上的相互独立和动力学层面的相互耦合，导致其难以有效支撑底盘多维矢量间的动态互冗余控制。
5、第二，在底盘全矢量协同控制方面，现有研究仅考虑了底盘信号层面的互联与资源共享，忽略了对不同功能模式下底盘矢量重组模式的探究，同时由于没有考虑纵横垂向的矢量协同，也难以对系统的实际动力学稳定性边界做出准确表征。
6、第三，在底盘互冗余能力方面，现有研究仅考虑了单个系统的信号通路等方面的冗余设计，以保证系统在失效状态下的冗余安全性。但上述研究忽略了通过执行器间结构互冗余对系统功能互冗余带来的提升，例如重型车辆处于原地转向状态时，通过差速转向也能够为车辆的转向性能带来增强，从而对系统在极限工况下的性能提升带来挑战。
7、因此，如何充分发挥滑板底盘在纵横垂向均具有较高自由度的设计优势，开发一种分布式滑板底盘及其多维矢量互冗余域控制方法，提高系统的动力学性能，成为制约滑板底盘大规模落地的关键因素。
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分布式滑板底盘及其多维矢量互冗余域控制方法，以解决现有技术中在进行分布式滑板底盘及其域控制器设计时，由于滑板底盘一体化程度低、转向/制动/悬架/驱动间缺乏共用部件，导致底盘难以有效协同纵横垂向各个矢量间的互冗余关系，从而导致底盘的协同控制结果过于保守、动力学稳定性边界表征不准确的问题。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、本专利技术的一种分布式滑板底盘，包括：左前角模块、右前角模块、左后角模块、右后角模块、车架、供电模块及多维矢量互冗余域控制器；
4、所述左前角模块、右前角模块、左后角模块、右后角模块采用相同的结构设计，四者均包括：蜗轮蜗杆减速机构、转向电机、转向电机控制器、上叉臂、悬架空气弹簧作动器、悬架连续可调阻尼减振器作动器、悬架作动器控制器、下叉臂、低压线束、低压电源、转角传感器、转向主销立柱、制动盘总成、齿轮组一级减速机构、滚珠丝杠二级减速机构、制动电机控制器、制动电机、轮毂电机、车轮、车架连接件、高压线束、高压电源；
5、所述悬架作动器控制器与悬架连续可调阻尼减振器作动器的壳体采用一体化设计；所述悬架空气弹簧作动器嵌套安装在悬架连续可调阻尼减振器作动器内部，悬架连续可调阻尼减振器作动器输出的作用力通过悬架空气弹簧作动器传递到下叉臂，进而传递到车架连接件；所述悬架空气弹簧作动器的上端与上叉臂的一端铰接，悬架空气弹簧作动器的下端与下叉臂的一端铰接；所述悬架作动器控制器控制悬架连续可调阻尼减振器作动器的阻尼变化、悬架空气弹簧作动器的刚度变化及行程伸缩，实现举升车架；
6、所述制动电机控制器与制动电机的壳体采用一体化设计，所述制动电机控制器控制制动电机转动；制动电机的输出轴与滚珠丝杠二级减速机构的输入端相连，滚珠丝杠二级减速机构的输出端与齿轮组一级减速机构的输入端相连；所述齿轮组一级减速机构将旋转运动转换为直线运动；所述滚珠丝杠二级减速机构与齿轮组一级减速机构相连后为非自锁机构；所述制动电机控制器根据制动电机的母线电流大小进行制动力估算，并将估算得到的制动力作为制动电机控制器的输入；当制动电机控制器接收到制动命令后，齿轮组一级减速机构的输出轴压紧制动盘总成，将制动电机的输出力矩传递给制动盘总成，实现制动；
7、所述转向电机控制器与转向电机的壳体采用一体化设计，所述转向电机控制器控制转向电机转动；转向电机的输出轴与蜗轮蜗杆减速机构的输入端相连；所述蜗轮蜗杆减速机构的输出端与转向主销立柱的第二安装点刚性连接，从而将转向电机的输出力矩传递给转向主销立柱；所述转向主销立柱垂直于地面安装；所述转角传感器设置在转向主销立柱的第一安装点，采集转向主销立柱的转角信号，并发送到转向电机控制器；当转向电机控制器接收到转向命令后，整个角模块将绕转向主销立柱的轴向进行旋转，实现转向；
8、所述转向主销立柱的第一装配点依次与制动盘总成的中心、轮毂电机的中心、车轮的中心相连；
9、所述转向主销立柱的第二装配点与上叉臂的另一端铰接，转向主销立柱的第三装配点与下叉臂的另一端铰接；
10、所述转向主销立柱的第四装配点与车架连接件通过轴承连接，在执行转向时，转向主销立柱绕第四装配点旋转；
11、所述轮毂电机通过高压线束与高压电源相连；所述转向电机控制器、制动电机控制器及悬架作动器控制器均通过低压线束与低压电源相连；
12、所述高压电源、低压电源均与供电模块相连，供电模块实现对高压电源和低压电源的电量监测与供电保护；
13、所述多维矢量互冗余域控制器通过can总线分别与左前角模块、右前角模块、左后角模块、右后角模块中的转向电机控制器、制动电机控制器及悬架作动器控制器进行通信，以实时获取底盘纵向、横向、垂向不同维度的冗余矢量资源，利用当前时刻的冗余矢量资源对底盘进行纵向、横向、垂向矢量间的交互运动补偿，并将交互运动补偿进本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种分布式滑板底盘，其特征在于，包括：左前角模块、右前角模块、左后角模块、右后角模块、车架、供电模块及多维矢量互冗余域控制器；
2.根据权利要求1所述的分布式滑板底盘，其特征在于，所述悬架连续可调阻尼减振器作动器为中空圆筒，通过比例阀控制实现其阻尼系数的连续调节。
3.根据权利要求1所述的分布式滑板底盘，其特征在于，所述转向主销立柱为圆柱形结构。
4.根据权利要求1所述的分布式滑板底盘，其特征在于，所述转角传感器为贴片式。
5.根据权利要求1所述的分布式滑板底盘，其特征在于，所述制动电机、转向电机采用低压双绕组电机。
6.根据权利要求1所述的分布式滑板底盘，其特征在于，所述悬架空气弹簧作动器采用双腔空气弹簧；所述悬架连续可调阻尼减振器作动器采用磁流变减振器。
7.一种分布式滑板底盘的多维矢量互冗余域控制方法，应用于权利要求1-6中任意一项所述底盘，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的分布式滑板底盘的多维矢量互冗余域控制方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：
9.根据权利要求8所述的分布式滑板底盘的多维矢量互冗余域控制方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：
10.根据权利要求9所述的分布式滑板底盘的多维矢量互冗余域控制方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括：
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【技术特征摘要】
1.一种分布式滑板底盘，其特征在于，包括：左前角模块、右前角模块、左后角模块、右后角模块、车架、供电模块及多维矢量互冗余域控制器；
2.根据权利要求1所述的分布式滑板底盘，其特征在于，所述悬架连续可调阻尼减振器作动器为中空圆筒，通过比例阀控制实现其阻尼系数的连续调节。
3.根据权利要求1所述的分布式滑板底盘，其特征在于，所述转向主销立柱为圆柱形结构。
4.根据权利要求1所述的分布式滑板底盘，其特征在于，所述转角传感器为贴片式。
5.根据权利要求1所述的分布式滑板底盘，其特征在于，所述制动电机、转向电机采用低压双绕组电机。
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：栾众楷，赵万忠，王春燕，周小川，梁为何，
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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