[发明专利]一种基于滑模控制的四电机驱动FSAE赛车电子差速算法

说明书

本发明公开了一种基于滑模控制的四电机驱动FSAE赛车电子差速算法，包括以下步骤：构建二自由度车辆模型，根据二自由度车辆模型和车辆传感器数据，计算理想横摆角速度；构建滑模变控器，通过滑模变控器，计算出所需横摆力矩；构建转矩分配算法，计算各所需轮分配的转矩，进行转矩分配，本发明提出了一种基于滑膜控制的四电机驱动FSAE赛车转矩控制电子差速算法，不仅控制了转向时内外轮转矩输出使得车辆转向稳定性提高，还通过调配各轮的转矩，控制车辆的横摆力矩向稳定方向靠近，提高了赛车的极限。

技术领域

本发明涉及四电机驱动FSAE赛车控制技术领域，具体是一种基于滑模控制的四电机驱动FSAE赛车电子差速算法。

背景技术

中国大学生方程式汽车大赛是一项由高等院校相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。各参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准，在一年的时间内自行设计制造出一台小型单人座休闲赛车，能够成功完成赛事环节的比赛。赛事分为油车组，电车组和无人车组。其中电车有采取单电机，双电机，四电机驱动三种驱动方案。

近年来，由于四电机驱动在动力性，操作性等方面的优异性能，采用四电机驱动的车队逐年增多。

四电机驱动采用四个电机分别直接驱动四个车轮，取消了传统机械差速器，在转向或行驶在不平路面上时，此时需求外轮转动速度快过内轮，如果此时仍采用内外轮相同力矩输出的话，不仅不能充分发挥轮胎的抓地性能，还可能会导致车辆过分不足转向，减速箱零部件受力情况恶劣等不良情况，对车辆操稳性造成不利影响。

为解决这个问题，在车上搭载电子差速系统是主要解决方案。在这个问题上，许多控制策略已被应用其中。例如基于阿克曼转向模型获得内外轮转速目标值，再采用PI控制或滑模控制对驱动轮转速进行控制。

虽然上述工作对提高车辆性能取得了较大进展，但没有充分发挥到四电机驱动赛车可直接单独控制各轮驱动力矩的优势，也未充分考虑轮胎性能是否充分发挥问题。因此为了更好的提高车辆操稳性，可以考虑采用转矩控制来进行电子差速。因此，本发明提出了一种基于滑模控制的四电机驱动FSAE赛车电子差速算法以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于滑模控制的四电机驱动FSAE赛车电子差速算法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于滑模控制的四电机驱动FSAE赛车电子差速算法，包括以下步骤：

构建二自由度车辆模型，根据二自由度车辆模型和车辆传感器数据，计算理想横摆角速度；

构建滑模变控器，通过滑模变控器，计算出所需横摆力矩；

构建转矩分配算法，计算各所需轮分配的转矩，进行转矩分配。

作为本发明进一步的方案：根据牛顿第二定律，所述二自由度车辆模型具体为：

其中，a，b为质心到前后轴距离，C_F，C_R为前后轴侧偏刚度，m，I_Z为车身质量和绕Z轴转动惯量，β，γ，δ，u分别为质心侧偏角，横摆角速度，前轮转角，纵向车速，侧向车速；

赛车稳定时，所有导数项均为零，可得：

其中，

作为本发明再进一步的方案：选取滑模面为实际横摆角速度γ和目标横摆角速度γ_d的差值，实际侧偏角β_d和目标侧偏角β_d的差值，其中c为常数，