[发明专利]一种轮毂电机驱动汽车电动助力转向控制方法

说明书

一种轮毂电机驱动汽车电动助力转向控制方法，涉及新能源汽车转向控制领域。设计车载信息的提取方法，建立轮毂电机驱动汽车电动助力转向动力学模型；以电动助力转向控制能量消耗最小为目标，采用基于遗传优化的自适应模糊控制技术设计轮毂电机驱动汽车电动助力转向最优目标电流规划模块。提出最优目标电流的神经网络PID下层控制方法，实现最优目标电流的跟踪控制。采用蚁群算法优化助力转向模糊控制规则和隶属度参数，可有效提升轮毂电机驱动汽车助力转向系统综合性能。克服轮毂电机驱动汽车强非线性特性、时变和不确定性等因素引起的干扰，明显改善了电动助力转向控制系统综合性能，提高了电动助力转向控制系统的可靠性和稳定性。

技术领域

本发明涉及新能源汽车转向控制领域，尤其是涉及一种轮毂电机驱动汽车电动助力转向控制方法。

背景技术

轮毂电机驱动电动汽车采用全新的电动汽车结构形式，是未来新能源汽车领域发展的一个新趋势。电动助力转向系统具有节能环保、可靠性好、成本低、效率高等优点，需要设计满足综合性能最优的轮毂电机驱动汽车电动助力转向控制系统。在文献[1](余卓平,冷博.分布式驱动电动汽车的差动助力转向控制[J].汽车工程,2017,39(3):244-248)基于纵向车速和转向盘转角确定了参考转向盘力矩，提出了一种差动助力转向闭环控制方法。文献[2](卢山峰,徐兴,陈龙等.轮毂电机驱动汽车电子差速与差动助力转向的协调控制[J].机械工程学报,2017,53(16):79-85)提出了电子差速与差动助力转向的协调控制方法。然而，轮毂电机驱动汽车具有非完整运动约束、高度非线性以及参数不确定等特点，设计如何克服上述特征的助力转向系统是当前的研究热点。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中上述存在的问题，提供可有效克服轮毂电机驱动汽车助力转向系统的非线性和时变等特性，保证轮毂电机驱动汽车助力转向系统的稳定性，提升整车综合行驶性能的一种轮毂电机驱动汽车电动助力转向控制方法。

本发明采用轮毂电机驱动汽车电动助力转向控制系统，所述轮毂电机驱动汽车电动助力转向控制系统设有电子控制单元、车联网模块、目标电流规划模块和目标电流跟踪模块；通过基于遗传优化的自适应模糊上层控制模块确定出期望的目标电流，采用神经网络PID下层控制模块实现对目标电流的跟踪控制，保证系统稳定性，各个模块的信息传递都是通过CAN总线。

本发明包括以下步骤：

1)设计车载信息的提取方法，建立轮毂电机驱动汽车电动助力转向动力学模型；

在步骤1)中，所述设计车载信息的提取方法，建立轮毂电机驱动汽车电动助力转向动力学模型的具体方法可为：

(1)通过车联网模块中的车速传感器和转矩传感器获取轮毂电机驱动汽车转向杆的扭矩信息、车速信息和方向盘转角信息。

(2)将获取的扭矩信号、车速信号以及方向盘转角信号进行滤波、去噪、分压等操作，将输出结果输送到主控电子控制单元模块。

(3)以电动助力转向齿条位移和电动机转角为状态量，对轮毂电机驱动汽车转向系统和电动机进行动力学建模。

2)以电动助力转向控制能量消耗最小为目标，采用基于遗传优化的自适应模糊控制技术设计轮毂电机驱动汽车电动助力转向最优目标电流规划模块，主要包括：

(1)以轮毂电机驱动汽车的纵向速度和方向盘扭矩为输入变量，助力电机的目标电流为输出变量，确定决策目标电流的模糊控制输入变量和输出变量的论域和语言变量；

(2)设计电动助力转向目标电流规划的模糊隶属度函数和模糊控制规则；

(3)采用遗传算法优化转向目标电流规划的模糊隶属度函数和模糊控制规则，动态规划出电动助力转向的目标电流；采用实数编码将待优化的参数进行编码，建立遗传优化目标电流的数学模型，采用遗传算子对模糊参数进行优化求解，从而获取最优的电动助力转向目标电流。