[发明专利]多信号融合的轮毂电机汽车转矩分配试验系统及前瞻控制方法

权利要求书

1.多信号融合的轮毂电机转矩分配试验系统，所述试验系统包括路况模拟平台(1)、转矩分配控制器(2)、轮毂电机汽车及其附件(3)、路况模拟块(4)、图像采集设备(5)、数据采集系统(6)、上位机(7)、负载电机(8)，所述路况模拟平台(1)上为带有所述路况模拟块(4)得路况模拟带，由所述负载电机(8)带动，所述轮毂电机汽车(3)放在路况模拟平台(1)上，所述转矩分配控制器(2)与车轮内的轮毂电机的电机控制器相连，由所述数据采集系统(6)测得状态信号传给转矩分配控制器(2)用于控制，并将数据传到上位机(7)进行监测，同时上位机(7)根据输入的试验工况设置调整负载电机(8)工况，模拟阻力；

其特征在于：

转矩分配控制器(2)包括核心处理器、存储单元、外部接口、外部晶振、开关元件、电阻电容、数模/模数转换器，所述控制器所用处理器为S32K1xx，处理器内嵌封装好的转矩分配控制程序，输入为采集到的前方3米内的图像信号、所述数据采集系统(6)采集到的车轮转速、转矩、前进速度、载荷信息，所述前进速度是相对平台的前进速度，输出为控制器计算出的各车轮转矩，所述控制程序包括前方路况分析模块、多信号融合处理模块、前瞻控制模块，所述外部接口接收来自图像采集设备的车轮接地点前方5米内路面图像、以及车轮转速、转矩等信息，所述前方路况分析模块，通过前方路面的图像信息，经过处理得到车轮接地点前方5米内的二维路面的附着系数，所述多信号融合处理模块，接收车上各传感器信号，进行统一处理，所述多信号融合处理模块可以得到准确可靠的当前车辆状态信息及路面信息，基于多信息融合的前瞻控制方法，求解接下来两秒内滑移率最优的各轮转矩分配系数序列，下一时刻只采用第一个分配系数，同时根据下一时刻的信号求得下一时刻的最优转矩分配系数序列，实现滚动优化的前瞻控制；

所述前瞻控制方法可预测未来输出，并对当前到未来的整个阶段的控制量序列进行优化，其步骤如下：(1)预测模型——对未来一段时间内的输出进行预测；(2)滚动优化——滚动进行有限时域在线优化；(3)反馈校正——通过预测误差反馈，修正预测模型，提高预测精度；

通过各传感器获取到汽车运行参数，采用基于贝叶斯融合理论的多源信号融合算法，对各传感器数据进行综合决策和计算，得到汽车的当前滑移率状态参数，其步骤如下：(1)所用到的速度、力矩、压力传感器采集观测被测轮毂电机汽车的数据，所述压力传感器包括不同类型的所有传感器，(2)对传感器的输出数据、所述对传感器的输出数据为离散的时间函数数据进行特征提取的变换，提取代表观测数据的特征矢量，(3)将各传感器关于目标的说明数据按同一目标进行分组，即关联，(4)基于贝叶斯算法对特征矢量进行处理，将每一目标各传感器数据进行合成，得到该目标的一致性解释与描述。

2.根据权利要求1所述的轮毂电机转矩分配试验系统，其特征在于：所述轮毂电机汽车(3)的四个车轮均装有轮毂电机，所述四个轮毂电机由四个单独的电机控制器控制及驱动，所述轮毂电机汽车装有前后悬架，悬架上方连接装载架，可通过向所述装载架上增减铁块，调整汽车垂直载荷。

3.根据权利要求1所述的轮毂电机转矩分配试验系统，其特征在于：所述的路况模拟平台(1)表面覆盖路况模拟带，内部有用于驱动的牵引件，外部是用于模拟具有不同附着率的路面的路况模拟块，所述的路况模拟块(4)，其特征在于：所述路况模拟块(4)表面粘附有不同材料，各块所模拟路况包括碎石路段、卵石路段、涉水路段、光滑水泥路段。

4.根据权利要求1所述的轮毂电机转矩分配试验系统，其特征在于：所述负载电机(8)转速、转矩根据上位机发送的信号进行控制，所述负载电机(8)转速带动路况模拟带转动，使得路况模拟带的速度等于或略慢于轮毂电机汽车前进速度，且负载电机(8)与轮毂电机实现同步开关，可确保轮毂电机汽车不滑下路况模拟装置的前提下，进行长时间的试验。

5.根据权利要求1所述的轮毂电机转矩分配试验系统，其特征在于：所述数据采集系统(6)包括车轮角速度传感器、转矩传感器、数据传输线、相机，通过固定在轮毂电机汽车前方的所述相机获取对前方5米内路面图像信号，通过所述传感器采集车辆运行中的转矩、转速、移速、载荷参数信号，传入转矩分配控制器(2)用于控制，并传入上位机(7)对信号进行监测。

6.根据权利要求1所述的轮毂电机转矩分配试验系统，其特征在于：所述路况分析模块包括图像处理程序和附着率估计程序，所述图像采集设备采集前方路面图像，并将光信号先转换成电信号，进而转换成计算机能处理的数字信号，图像处理设备通过深度优先遍历算法，从图像信息提取路面特征参数，通过比对数据库，估计路面附着系数，得到车轮接地点前方3米内地面附着系数。