用于四轮独立电驱动车辆线控转向系统传动比的设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111814258A(43)申请公布日2020.10.23(21)申请号202010697920.9(22)申请日2020.07.20(71)申请人天水师范学院地址741000甘肃省天水市秦州区藉河南路(72)发明人牛晶(74)专利代理机构北京市诚辉律师事务所11430代理人范盈(51)Int.Cl.G06F30/15(2020.01)G06F119/14(2020.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称用于四轮独立电驱动车辆线控转向系统传动比的设计方法(57)摘要用于四轮独立电驱动车辆线控转向系统传动比的设计方法，针对现有的同类设计中所存在的技术问题，在高速传动比设计中考虑了横摆角速度增益和侧向加速度增益对转向稳定性的影响，为传动比中的权重系数提供了随着车速变化的解决手段，从而使所设计的转向传动比能够明显减小车辆在高速转弯时的横摆角速度和侧向加速度，提高了车辆的抗翻稳定性和弯道循迹能力，一方面可以减轻驾驶车辆的难度，另一方面可以提高车辆稳定性控制的自适应性。CN111814258ACN111814258A权利要求书1/2页1.一种用于四轮独立电驱动车辆线控转向系统传动比的设计方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤1、采集所述车辆的结构参数，包括车辆总质量m、前后轴距L、前轴距车辆质心的距离a、后轴距车辆质心的距离b、轮胎的侧偏刚度ky；步骤2、针对所述车辆，建立三自由度非线性车辆转向动力学模型；采集所述车辆行驶过程中的纵向车速Vx、前轮转角δf，并将其作为三自由度非线性车辆转向动力学模型的输入信号；步骤3、基于车辆前、后轮轮胎所受到的侧偏力Fy1和Fy2与对应的前、后轮侧偏角α1和α2之间的关系，建立车辆的轮胎统一模型；基于所述步骤1和步骤2中所采集的各参数，并结合所述轮胎统一模型和三自由度非线性车辆转向动力学模型，获取车辆运动过程中的横摆角速度ωr、质心侧偏角β、侧向加速度ay；步骤4、基于步骤3获取的各参数，利用定增益法设计传动比；针对不同的车辆行驶速度区间，为横摆角速度增益与侧向加速度增益分别提供不同的权重系数组合。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2中建立三自由度非线性车辆转向动力学模型，基于以下假设：1).忽略空气阻力的作用；2).忽略悬架的作用，只考虑车辆的平面运动和由路面不平引起的垂向运动；3).车辆前后轮的侧偏特性一致；由此得到以下关系：Fy1cosδf+Fy2＝m(ay+Vxωr)其中，Iz表示车辆绕车辆坐标系Z轴的转动惯量，表示横摆角加速度，表示纵向加速度。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3中建立车辆的轮胎统一模型中，车辆前、后轮轮胎所受到的侧偏力Fy1和Fy2与对应的前后轮侧偏角α1和α2的关系：2CN111814258A权利要求书2/2页其中，μ表示轮胎的摩擦系数，E表示轮胎材料的弹性模量，g表示重力加速度。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤4具体包括：选择车辆行驶中纵向车速的区间，并根据相关经验选取适合的增益；针对不同速度区间定义转向传动比i如下公式所示：其中，Gswωr表示从转向盘角输入至横摆角速度的增益，Gsway表示从转向盘角输入至侧向加速度的增益，Gfωr表示从前轮转角至横摆角速度的增益，即所述横摆角速度增益，Gfay是从前轮转角至侧向加速度的增益，即所述侧向加速度增益；定义P、Q分别作为所述横摆角速度增益和所述侧向加速度增益的权重系数，且具有如下关系：P+Q＝1根据从前轮转角输入至横摆角速度的增益和从前轮转角输入至侧向加速度的增益的定义，则：其中，δ表示转向盘转角。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：利用模拟退火算法对权重系数P、Q进行优化：首先由三自由度非线性车辆转向模型得到某个确定纵向车速和前轮转角输入下的Gfωr和Gfay的值，假设其数值分别为M和N；再执行模拟退火算法：1).先设定初始温度T0、最低温度Tf、模型参数所涉及的定义域以及目标函数；2).给予初始参数值一定的扰动，得到新参数组，重新代入目标函数，并将新函数值与原函数值相减得到ΔΕ，若ΔΕ<0，则新参数组被接受；若ΔΕ>0，则新参数组以概率被接受；3).在同一温度T下，重复若干次扰动后，再缓慢降低温度，直至降至最低温度Tf时停止运算，输出最优的P、Q值。3CN111814258A说明书1/6页用于四轮独立电驱动车辆线控转向系统传动比的设计方法技术领域[0001]本发明属于电驱动车辆转向系统设计技术领域，尤其涉及一种适用于四轮独立电驱动车辆的线控转向系统传动比的设计技术。背景技术[0002]目前，车辆的线控转向执行控制策略主要是根据当前路况、车辆行驶状态及性能要求，提出控制目标(如目