[发明专利]一种多源耦合滑板底盘系统及其多目标集成控制方法

说明书

本发明公开了一种多源耦合滑板底盘系统及其多目标集成控制方法，包括：电液四轮转向模块、分布式驱动模块、电液复合制动模块、集成控制模块和底盘车架；本发明采用多目标集成控制方法对多源耦合滑板底盘系统进行控制，综合考虑滑板底盘四轮转向、分布式驱动及差动制动，建立整车动力学模型，采用模型预测控制方法对底盘系统进行集中优化控制，实现底盘各子系统的统一协调控制，提高了整体系统的控制稳定性和轨迹跟踪精度。

技术领域

本发明属于车辆底盘技术领域，具体涉及一种多源耦合滑板底盘系统及其多目标集成控制方法。

背景技术

随着汽车市场的不断扩大，用户对车辆智能化和电动化的需求也在不断提高。现有汽车多采用传统机械底盘，其底盘各子系统不具备线控功能，且各子系统相互干涉不能协同，无法满足汽车高等级自动驾驶的需求。

目前，不具备辅助驾驶功能的传统汽车大都仍旧采用纯机械底盘。纯机械底盘的转向子系统、制动子系统、驱动子系统均为纯机械结构，其转向路感差、制动踏板硬，对驾驶员带来了极大的操纵负担。随着汽车智能化和电动化的推进，当前具备L2级辅助驾驶功能的电动汽车销量占比不断攀升。这类具备L2级辅助驾驶功能的电动汽车一般仍沿用传统机械底盘架构，在此基础上通过引入转向助力电机、电控液压制动单元和驱动电机改善底盘各子系统的操纵性能，减轻了驾驶员的操纵负担。这类底盘的转向子系统一般采用前轮电动助力转向机构，制动子系统一般采用电控液压制动机构，驱动子系统一般采用前轴驱动电机机构。前轮电动助力转向机构通过减速器将助力电机输出轴与转向柱连接实现转向助力，但是该机构的转向柱上固接的方向盘与前轮之间的传动比固定。此外，其仍旧是基于前轮转向构型，只能通过改变前轮转角来实现车辆转向，在低速行驶时转弯半径大，高速行驶时稳定性有待提升。电控液压制动机构通过电磁阀调控液压大小实现制动力的控制，该机构液压制动响应时间慢，且不具备执行器冗余能力。前轴驱动电机机构通过一个高功率电机驱动汽车前轴转动，从而驱动车辆前进。该机构无法实现四轮驱动力的分配，无法在车辆转向不足及转向过大时提供额外的横摆力矩，其车辆低速行驶灵活性、高速行驶稳定性较差。因此，当前的底盘架构不能实现全线控化和全速域下的灵活稳定控制，其轨迹跟踪精度差，不满足高等级自动驾驶需求。此外，底盘转向、制动和驱动子系统之间具有较强的耦合干涉关系，单独控制某一个子系统会造成其他子系统控制性能受到影响，如何综合考虑车辆行驶过程的多个目标，实现各个子系统之间的协同控制是亟待解决的问题。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多源耦合滑板底盘系统及其多目标集成控制方法，以解决现有技术中存在的底盘系统不能实现全线控化、低速灵活性差、高速稳定性差以及各底盘子系统之间耦合干涉严重等导致无法满足高等级自动驾驶需求的问题；本发明的方法以最大化汽车行驶时的多个目标，集中控制底盘各子系统，实现各子系统的协同，提高汽车自动驾驶时的轨迹跟踪精度。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种多源耦合滑板底盘系统，包括：电液四轮转向模块、分布式驱动模块、电液复合制动模块、集成控制模块和底盘车架；

所述电液四轮转向模块包括：右前轮、右前轮转向节、左前轮、左前轮转向节、右后轮、右后轮转向节、左后轮、左后轮转向节、前轴电液复合转向模块、后轴电液复合转向模块；

前轴电液复合转向模块安装于底盘车架前部，并通过左前轮转向节与左前轮相连，通过右前轮转向节与右前轮相连；

后轴电液复合转向模块安装于底盘车架后部，并通过左后轮转向节与左后轮相连，通过右后轮转向节与右后轮相连；

所述分布式驱动模块包括：右前轮轮毂电机，左前轮轮毂电机，右后轮轮毂电机，左后轮轮毂电机；

右前轮轮毂电机、左前轮轮毂电机、右后轮轮毂电机、左后轮轮毂电机分别安装于所述的右前轮、左前轮、右后轮、左后轮内部；