一种轮毂电机驱动车辆的动力分配方法.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CN106696760A(43)申请公布日2017.05.24(21)申请号201710037356.6(22)申请日2017.01.19(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人张承宁张蕊(74)专利代理机构北京市诚辉律师事务所11430代理人郎坚(51)Int.Cl.B60L15/20(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图1页(54)发明名称一种轮毂电机驱动车辆的动力分配方法(57)摘要本发明提供了一种轮毂电机驱动车辆的动力分配方法，根据车轮旋转动力学模型，采用滑模控制理论跟踪控制分配中得到的纵向力和侧向力，得到各电动轮的输出转矩与各车轮的转角，对滑移率和侧偏角进行控制，实现了对车辆的驱动、制动和转向子系统进行集成控制，避免功能重叠和结构干涉，还实现了进行车辆操纵稳定性和节能的多目标优化控制。CN106696760ACN106696760A权利要求书1/3页1.一种轮毂电机驱动车辆的动力学分配方法，其特征在于：具体包括以下步骤：1).根据驾驶员的输入的方向盘转角、加速/制动踏板信号指令，解析出车辆参考状态值，并完成驱动模式选择；2).通过比较车辆实际状态值和参考状态值，采用非线性滑模控制得到保证车辆跟踪参考状态值的广义控制力和力矩；3).基于所选择的驱动模式、路面附着条件和执行机构约束，把车辆需求的广义控制力/力矩优化的分配到每个车轮，并跟踪车辆参考状态值；4).根据车轮旋转动力学模型，采用滑模控制理论跟踪控制分配中得到的纵向力和侧向力，得到各电动轮的输出转矩与各车轮的转角，对滑移率和侧偏角进行控制；5).检测车辆的实际状态值并返回所述步骤2)重复执行所述方法。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中所述的广义控制力和力矩包括车辆平面运动中需求的广义纵向力、侧向力以及横摆力矩；对于纵向车速、侧向车速和横摆角速度，滑模面选择为：TT其中，车辆实际状态值x＝[x1x2x3]＝[vxvyr]；车辆运动参考状态值s1、s2和s3分别是车辆纵向车速、侧向车速和横摆角速度的滑模面，滑模面及其导数满足李雅普诺夫不等式到达条件，通过滑模控制得到整车T需求的广义控制力和力矩V＝[Xd,Yd,Mzd]；λ3是权重系数。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)中所述的执行机构约束包括轮胎非线性饱和特性、轮毂电机外特性以及各车轮转向机构的约束限制条件；选择车辆的驱动模式时，首先确定各轮毂电机-减速器驱动子系统的使用优先权值γij，即：γij＝γa+γμij，其中，γa是轴权值，γμij是等价附着系数权值，确定驱动形式8×kn的函数可表示为：其中，表示前kn个车轮的最大等效附着系数之和，表示前kn个车轮的最优等价附着系数之和，表示车辆所需纵向力的等价附着系数。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的把车辆需求的广义控制力/力矩优化的分配到每个车轮，是通过一个二次规划的加权最小二乘法在一定的约束条件内被求解轮胎纵向力和侧向力，分配模型为：T其中，u＝[Fx11Fx12Fx21Fx22Fx31Fx32Fx41Fx42Fy11Fy12Fy21Fy22Fy31Fy32Fy41Fy42]是控制分配系统中的实际控制向量，由各轮胎纵向力Fxij和侧向力Fyij组成；ij表示各车轮在车辆中的位置序号：i∈[1234]表示车辆的第i轴；j∈[12]，其中j＝1表示车辆左侧，2CN106696760A权利要求书2/3页Tj＝2表示车辆右侧；和u分别是各轮胎纵向力和侧向力的上、下限；Vd＝[Xd,Yd,Mzd]是控制分配中虚拟控制变量，即车辆需求的广义控制力/力矩；B是控制有效矩阵；Wv是虚拟控制变量Vd的权重矩阵；up是实际控制变量u的某优化值；Wu是不同执行机构优先权的正定权值矩阵；表示L2范数；权值参数γ小于0.0001。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：轮毂电机驱动车辆为8×8驱动车辆，控制分T配中控制有效矩阵为：B＝[B1B2B3]其中，B1＝[cosδ11,cosδ12,cosδ21,cosδ22,cosδ31,cosδ32,cosδ41,cosδ42,-sinδ11,-sinδ12,-sinδ21,-sinδ22,-sinδ31,-sinδ32,-sinδ41,-sinδ42]B2＝[sinδ11,sinδ12,sinδ21,sinδ22,sinδ31,sinδ32,sinδ41,sinδ42,cosδ11,cosδ12,cosδ21,cosδ22,cosδ31,cosδ32,cosδ41,cosδ42]B3＝[-d1cosδ11+l1sinδ11,d1cosδ12+l1sinδ12,-d2cosδ21+