一种多源耦合滑板底盘系统及其多目标集成控制方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114987604A(43)申请公布日2022.09.02(21)申请号202210638845.8B60T13/66(2006.01)(22)申请日2022.06.07B60T1/06(2006.01)B60R16/023(2006.01)(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人刘津强赵万忠张自宇王春燕徐坤豪秦亚娟叶宇林董坤舒佳豪黄恒孟琦康(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237专利代理师贺翔(51)Int.Cl.B62D5/04(2006.01)B62D5/06(2006.01)B62D7/18(2006.01)B60K7/00(2006.01)权利要求书5页说明书11页附图2页(54)发明名称一种多源耦合滑板底盘系统及其多目标集成控制方法(57)摘要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。CN114987604ACN114987604A权利要求书1/5页1.一种多源耦合滑板底盘系统，其特征在于，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；所述电液复合制动模块包括：电控液压制动模块、第一盘式制动器、第二盘式制动器、第三盘式制动器、第四盘式制动器、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；电控液压制动模块安装于底盘车架上，分别通过第一盘式制动器、第二盘式制动器、第三盘式制动器、第四盘式制动器与所述右前轮、左前轮、右后轮、左后轮相连；所述集成控制模块包括：车速传感器、加速度传感器、底盘集成控制器；车速传感器安装于底盘车架上，用于将获得的车速信号传递到所述底盘集成控制器；加速度传感器安装于底盘车架上，用于将获得的加速度信号传递到所述底盘集成控制器；底盘集成控制器安装于底盘车架上，其接收车速信号和加速度信号，并输出控制命令给前轴电液复合转向模块、后轴电液复合转向模块、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、电控液压制动模块；所述底盘车架与所述的左前轮、右前轮、左后轮、右后轮相连。2.一种多源耦合滑板底盘系统的多目标集成控制方法，基于权利要求1中所述的系统，其特征在于，包含以下步骤：(1)底盘集成控制器根据各传感器采集到的车辆状态信息，对车辆的行驶轨迹进行预测；(2)根据步骤(1)中预测得到的车辆的行驶轨迹，底盘集成控制器进行多目标底盘集成控制，求解得到最优纵向加速度ax、最优前轮转角δf、最优后轮转角δr、最优差动力矩M；(3)根据步骤(2)中得到的最优纵向加速度ax和最优差动力矩M，当车辆处于加速工况时，对各轮毂电机进行驱动力矩分配控制；当车辆处于减速工况时，对电液复合制动模块进行制动力矩分配控制；(4)根据步骤(2)中得到的最优前轮转角δf和最优后轮转角δr，对前轴电液复合转向模块和后轴电液复合转向模块进行转角跟踪控制，实现滑板底盘的四轮转向。3.根据权利要求2所述的多源耦合滑板底盘系统的多目标集成控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中车辆的行驶轨迹的预测方法具体为：(11)建立滑板底盘纵横向动力学方程：2CN114987604A权利要求书2/5页式中，m为车辆质量；x为车辆纵向行驶距离；y为车辆横向行驶距离；为车辆横摆角；δf为前轮转角；δr为后轮转角；a和b分别为车辆质心到前、后轴距离；ax为车辆纵向加速度；Fxf和Fyf分别为作用在车辆前轴上的轮胎纵向力的合力和轮胎侧向力的合力；Fxr和Fyr分别为作用在车辆后轴上的轮胎纵向力的合力和轮胎侧向力的合力；Iz为车辆绕垂直于地面的z轴的惯性矩；M为车辆左右车轮纵向力不一致导致