[发明专利]一种基于车轮转速控制的分布式车辆纵向控制方法

摘要

本发明提出一种基于车轮转速控制的分布式车辆纵向控制方法，属于车辆动力学控制领域。本发明方法通过将加速踏板解析为纵向速度增量，并利用比例控制对车轮转速进行控制，保证了驾驶员的纵向加速感。另一方面，本发明通过对车轮比例控制系数、纵向速度增量误差系数与控制周期数的调整，可实现驾驶员的不同纵向加速感，与车轮在不同地面接触条件下的自适应防滑控制，简化了车辆控制方法。本发明可提高车辆在越野复杂环境下的操纵稳定性。本发明所涉及的各个车辆纵向控制参数均为通用参数，覆盖车辆所有运动工况，可提高车辆的通过性与机动性。

主权项

1.一种基于车轮转速控制的分布式车辆纵向控制方法，其特征在于，所述分布式车辆含有左右对称设置的共计2N个车轮，各车轮分别由一个相应的电机驱动，各电机分别由一个电机控制器控制，所述电机为轮毂电机或轮边电机；所述分布式车辆纵向控制方法具体包括以下步骤：1)参数设定根据国际标准定义车辆坐标系OXY，令坐标系原点O为车辆质心，坐标轴X为车辆的前进方向，坐标轴Y为车辆前进方向的左侧方向；规定车轮扭矩坐标方向、车轮转速坐标方向与Y方向一致时为正，反之为负；2)扭矩计算分布式车辆通过2N个车轮扭矩完成对车辆纵向控制，左右侧车轮扭矩计算如式(1)所示：式(3)中，T_Li为左侧第i个车轮的转速控制扭矩，T_Rj为右侧第j个车轮的转速控制扭矩；n_Li为左侧第i个车轮的转速，n_Rj为右侧第j个车轮的转速，左右侧各车轮的转速分别由相应的一个电机控制器反馈得到；n_L为左侧车轮目标转速，n_R为右侧车轮目标转速，计算表达式如式(4)所示：式(6)中，ω_ra为车辆的实际横摆角速度，当ω_ra值为正时，表示车辆为逆时针转向，当ω_ra值为负时，表示车辆为顺时针转向；r为车轮滚动半径；B为车轮轮距；u_d为车辆纵向期望速度，计算表达式如式(3)所示：u_d＝u_a+Δu_d   (3)式(3)中，u_a为实际车辆纵向速度；Δu_d为车辆纵向期望速度增量，计算表达式如式(4)所示：式(4)中，α为加速踏板开度，由踏板开度传感器测得；α_max为加速踏板最大开度；PS为车辆档位信息，由档位传感器测得，当PS＝1时，表示前进档，当PS＝‑1时，表示后退档；分别为车辆处于前进与后退时的最大期望纵向速度增量，计算表达式如式(5)、(6)所示：式(5)、(6)中，分别为左侧第i个车轮电机的正向、负向最大扭矩，分别为右侧第j个车轮电机的正向、负向最大扭矩，左右侧各车轮电机的正向、负向最大扭矩分别由相应的一个电机控制器反馈得到；M为车辆质量；Δt为车轮转速控制时间周期，设置为20ms～50ms；k_u为车辆纵向速度增量误差系数，与公式(1)中车轮转速比例控制系数k_n的关系如式(7)所示：式(7)中，K为驾驶员纵向加速感系数，取值范围为0～1，用于表示在确定的加速踏板开度下，车轮的转速控制扭矩与车轮最大扭矩之间的比例关系。