[发明专利]双侧独立电驱动履带车电机转矩计算方法

说明书

本发明涉及无人履带车辆控制技术领域，具体涉及一种双侧独立电驱动履带车电机转矩计算方法，基于双侧独立电驱动履带车动力传动系统实现，所述计算方法上层接口为车速、曲率、档位、模式，所述计算方法下层接口为驱动电机目标转矩；先根据期望车速和期望曲率得到驱动电机的期望转速；再根据驱动电机转速计算得到稳态条件下驱动电机的期望转矩，即前馈转矩；然后根据电机期望转速与实际转速的差值利用PID控制得到其补偿转矩，即反馈转矩；最后，根据电机本身的转矩约束、电池组的功率约束以及转矩变化率约束等，得到驱动电机的实际控制转矩；本发明能够应用于无人平台，针对不同行车工况提高驱动电机扭矩的自适应性，提高整车响应能力，降低超调量。

技术领域

本发明涉及无人履带车辆控制技术领域，具体涉及一种双侧独立电驱动履带车电机转矩计算方法。

背景技术

履带车辆由于其可靠性高、通过性强，在各种非结构路面以及非结构地形下具有良好的应用。

传统履带车辆通常具有发动机、变速器、转向机构、传动轴、侧减速器等动力传动系统，其中，发动机为动力源；变速器通过不同档位齿轮啮合来改变来自发动机的转速和转矩；转向机构通过横向拉杆实现两侧履带的差速转向；传动轴则将变速器的动力传输至侧减速器；侧减速器通过两级/多级齿轮传动，将来自传动轴的动力减速增扭后，传递至主动轮。整车的牵引特性曲线由发动机和减速器共同决定。

双侧独立驱动的混合动力无人履带车辆具有发电机组、高压电池、驱动电机、侧减速器等动力传动装置，其中，发电机组和高压电池为驱动电机供电；驱动电机输出转速和转矩；侧减速器通过多级齿轮传动，将来自传动轴的动力减速增扭后，传递至主动轮。与传统履带车相比，双侧独立驱动的混合动力无人履带车辆由于缺少了变速器，导致传输至主动轮的动力只能靠电机自身来调节，整车牵引特性曲线由驱动电机单独决定。

无人履带车辆通过远程遥控或者自动驾驶算法，对整车进行路径规划，需要进行转速闭环的运动学控制。由于履带车辆通常需要面对各种特种工况(35度纵坡、垂直墙、壕沟、高速行驶、中心转向等)，因此需要对整车动力学转矩进行精确控制，才能满足运动学需求。

目前，双侧独立驱动的无人驾驶履带车辆动力学转矩分配主要靠参数标定来实现，通过参数标定法，获得一个相对合理的转矩，其缺点是同一组参数很难匹配各种不同工况，车辆行进时经常会出现动力不足或超调现象，随着运动学控制精度的进一步提升，原有的动力学转矩计算方法已经越来越不满足需求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于前馈和反馈的双侧独立电驱动履带车电机转矩计算方法，尽可能针对不同行车工况提高驱动电机扭矩的自适应性，提高整车响应能力，降低超调量。

本发明通过以下技术方案来实现：

双侧独立电驱动履带车电机转矩计算方法，所述计算方法上层接口为车速、曲率、档位、模式，所述计算方法下层接口为驱动电机目标转矩，所述上层接口接受来自遥控系统/自主驾驶系统控制指令，包括车速、曲率、档位、模式四个信号，所述车速信号为整车目标纵向车速；所述曲率信号为整车目标曲率；所述档位信号包括空挡、前进挡、后退档和中心转向档；所述模式包括普通模式和越野模式，所述普通模式用于正常行车使用，所述越野模式用于特种工况使用；

所述下层接口为整车控制器根据当前控制指令和整车实际状态计算最优的转矩，并下发给驱动电机控制器的目标转矩，包括：期望转速计算、前馈转矩计算、反馈转矩计算以及动态转矩约束。

所述计算方法的步骤如下：

步骤一：进行期望转速计算，根据两侧电机的转速，可以计算得到车速和曲率，如下：

式中：v——车速，单位：km/h；