CN114194035A - 平衡臂式六轮独立驱动智能底盘转矩分配方法 - Google Patents

平衡臂式六轮独立驱动智能底盘转矩分配方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114194035A
CN114194035A CN202111511717.9A CN202111511717A CN114194035A CN 114194035 A CN114194035 A CN 114194035A CN 202111511717 A CN202111511717 A CN 202111511717A CN 114194035 A CN114194035 A CN 114194035A
Authority
CN
China
Prior art keywords
chassis
wheel
balance arm
yaw
balance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111511717.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114194035B (zh
Inventor
马芳武
邢彪
代凯
吴量
袁道发
冯曙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shangyuan Zhixing Ningbo Technology Co ltd
Original Assignee
Zhejiang Tianshangyuan Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Tianshangyuan Technology Co ltd filed Critical Zhejiang Tianshangyuan Technology Co ltd
Priority to CN202111511717.9A priority Critical patent/CN114194035B/zh
Publication of CN114194035A publication Critical patent/CN114194035A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114194035B publication Critical patent/CN114194035B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/32Control or regulation of multiple-unit electrically-propelled vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/40Electrical machine applications
    • B60L2220/42Electrical machine applications with use of more than one motor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/40Electrical machine applications
    • B60L2220/44Wheel Hub motors, i.e. integrated in the wheel hub
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/42Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423Torque
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种平衡臂式六轮独立驱动智能底盘转矩分配方法,该转矩分配方法能够充分发挥平衡臂式六轮独立驱动智能底盘的优势,解决因平衡臂旋转导致车轮垂向载荷发生变化进而影响转矩分配的问题,并降低对系统建模精度的要求,解决因轮胎侧偏刚度、底盘横摆转动惯量等测量不准确导致的建模误差,同时,在自适应终端滑模控制中建立的滑模面引入了一项非线性项,该滑模面相较于普通线性滑模面的突出优点是可以使系统状态在有限时间内收敛至平衡原点,从而提高系统响应。

Description

平衡臂式六轮独立驱动智能底盘转矩分配方法
技术领域
本发明涉及汽车控制领域,具体是一种平衡臂式六轮独立驱动智能底盘转矩分配方法。
背景技术
六轮驱动车辆在机动性、爬坡障碍和车轮故障紧急处置上相较于四轮驱动车辆有较大的优势,但目前六轮驱动车辆的智能底盘多数采用差动转向,即利用车轮转矩不同导致各个车轮滑移率差异进行转向,该转向方式会导致轮胎磨损率较高、控制难度大等一系列问题。
现有技术中,部分六轮驱动车辆所涉及的智能底盘采用前两轮阿克曼转向结构,且其平衡臂式结构能更好地适应不同地形,进一步增强智能底盘的越野能力,同时,全轮独立驱动能更好地实现各种控制算法,增强底盘使用过程中的容错能力,因此,平衡臂式六轮独立驱动智能底盘具有广泛的应用前景。但目前针对平衡臂式六轮独立驱动智能底盘的转矩分配方法多是六轮独立驱动差动转向的控制形式,对系统建模精度要求高,且平衡臂的旋转会对转矩分配造成干扰,为解决此技术难题,本发明提出一种平衡臂式六轮独立驱动智能底盘转矩分配方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,针对现有技术的不足,提供一种平衡臂式六轮独立驱动智能底盘转矩分配方法,该分配方法能够充分发挥平衡臂式六轮独立驱动智能底盘的优势,解决因平衡臂旋转导致车轮垂向载荷发生变化进而影响转矩分配的问题,并降低对系统建模精度的要求,解决因轮胎侧偏刚度、底盘横摆转动惯量等测量不准确导致的建模误差,同时,在自适应终端滑模控制中建立的滑模面引入了一项非线性项,可以使系统状态在有限时间内收敛至平衡原点,从而提高系统响应。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:平衡臂式六轮独立驱动智能底盘转矩分配方法,包括以下步骤:
S1:整车控制器获取驾驶员输入的前轮转角及请求的车速的信息,并控制底盘反馈实时的质心侧偏角、横摆角速度、纵向加速度、横向加速度和纵向车速的信息;
S2:建立平衡臂式六轮独立驱动智能底盘的坐标系,该底盘采用前两轮阿克曼转向,后四轮中同侧的两车轮分别通过一个平衡臂相连,平衡臂中部与底盘主体转动连接,该底盘的坐标系以底盘前进方向为X轴正方向,以底盘前进方向左侧为Y轴正方向,以垂直底盘主体向上的方向为Z轴正方向;根据建立的坐标系建立前轮转向六轮独立驱动智能底盘的理想二自由度模型:
Figure BDA0003394250110000021
其中,m为底盘质量;a为底盘的前轴距质心距离,b为底盘的平衡臂的中点距质心距离,c为底盘的中轴距质心距离,d为底盘的后轴距质心距离;u为底盘反馈的纵向车速,即质心沿X轴方向速度;k1为底盘的前轴等效侧偏刚度,k2为底盘的中轴等效侧偏刚度,k3为底盘的后轴等效侧偏刚度;Iz为底盘的横摆转动惯量;βd为底盘的理想质心侧偏角,γd为底盘的理想横摆角速度;
Figure BDA0003394250110000022
为底盘的理想质心侧偏角的导数,
Figure BDA0003394250110000023
为底盘的理想横摆角速度的导数;δf为前轮转角;
底盘在稳态情况下,
Figure BDA0003394250110000024
Figure BDA0003394250110000025
分别等于零,代入上述公式,求取底盘在稳态情况下的横摆角速度值,并以此值作为底盘的理想横摆角速度γd
S3:通过自适应终端滑模控制,求得底盘的附加横摆力矩ΔM,具体流程为:
S31:列出平衡臂式六轮独立驱动智能底盘前轮转向的横摆运动方程如下:
Figure BDA0003394250110000026
其中,β为底盘反馈的质心侧偏角;γ为底盘反馈的横摆角速度,
Figure BDA0003394250110000027
为γ的导数;
为了后续便于描述,令:
σ1=ak1+ck2-dk3
Figure BDA0003394250110000028
σ3=-ak1,σ4=Iz
则横摆运动方程可表示为:
Figure BDA0003394250110000029
S32:取跟踪误差e为:e=γ-γd
取滑模面s为:
Figure BDA00033942501100000210
其中,c,d,p,q均为常数,c,d>0,p,q为正奇数,且p>q;
该滑模面引入了一项非线性项,当跟踪误差e远离平衡原点时,ce起主要作用,保证e具有较快的收敛速度;当e接近平衡原点时,deq/p起主要作用,保证系统状态的有限时间收敛特性;
横摆运动方程可进一步表示为:
Figure BDA0003394250110000031
取等速趋近控制律为:
Figure BDA0003394250110000032
其中,
Figure BDA0003394250110000033
为s的导数;
Figure BDA0003394250110000034
为e的导数;η为常数,表示趋近切换面的速率;
因此,底盘的附加横摆力矩ΔM为:
Figure BDA0003394250110000035
其中,sgn(s)为符号函数;
S33:取Lyapunov函数为:
Figure BDA0003394250110000036
其中,
Figure BDA0003394250110000037
为σk的估计值,k取值为1,2,3,4,τk为常数;
S34:横摆运动方程系数σk的自适应律的求解:
Figure BDA0003394250110000038
其中,
Figure BDA0003394250110000039
Figure BDA00033942501100000310
的导数;
取自适应率为:
Figure BDA00033942501100000311
因此,
Figure BDA00033942501100000312
当且仅当s=0时,
Figure BDA00033942501100000313
根据Lasalle不变性原理,闭环系统为渐进稳定,即当t→∞时,s→0;
为了防止因
Figure BDA00033942501100000314
过大而导致ΔM不准确,需要通过自适应率的设计使
Figure BDA00033942501100000315
的变化在
Figure BDA00033942501100000316
范围内,采用一种映射自适应算法,对自适应率进行修正:
Figure BDA0003394250110000041
其中:
Figure BDA0003394250110000042
S35:附加横摆力矩ΔM可表示为:
Figure BDA0003394250110000043
求得ΔM的值;
S4:进行速度跟随控制,即根据驾驶员请求的车速ud与底盘反馈的纵向车速u的差值eu做PI控制,求得维持驾驶员请求的车速所需的纵向力矩请求T:
Figure BDA0003394250110000044
其中,Kp为比例项系数,Ki为积分项系数;
S5:进行驱动力分配控制,即根据自适应终端滑模控制求得的ΔM与速度跟随控制求得的T,通过序列二次规划算法SQP求取底盘的六轮驱动力:
为了便于表述,引入轮胎负荷率ρj
Figure BDA0003394250110000045
其中,fl,fr,ml,mr,rl,rr分别代表底盘的前左轮、前右轮、中左轮、中右轮、后左轮、后右轮,Fxj为车轮纵向力,Fzj为车轮垂向载荷,j为路面附着系数,Tj为底盘的车轮转矩,r为轮胎滚动半径;
Fzj通过以下公式求得:
Figure BDA0003394250110000046
Figure BDA0003394250110000047
Figure BDA0003394250110000048
Figure BDA0003394250110000049
Figure BDA0003394250110000051
Figure BDA0003394250110000052
其中,g为重力加速度,ax为底盘反馈的纵向加速度,ay为底盘反馈的横向加速度,h为质心高度,W为轮距;J为单平衡臂绕两平衡臂中点连线的转动惯量,假设底盘主体左右两侧的平衡臂的转动惯量相同;αl为左平衡臂绕两平衡臂中点连线的角加速度,αr为右平衡臂绕两平衡臂中点连线的角加速度;
底盘的六轮驱动力通过求解如下优化目标函数获得:
min J=∑[ρj-E(ρj)]2+εE(ρj)
Figure BDA0003394250110000053
Tfl+Tfr+Tml+Tmr+Trl+Trr=T
0≤Tj≤min(Tmax,μFzir)
其中,E(ρj)为轮胎负荷率的平均值,ε为权重系数,Tmax为轮毂电机所能提供的最大力矩;
整车控制器将所求得的底盘的车轮转矩Tj发送给底盘各轮毂电机控制执行。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:本发明平衡臂式六轮独立驱动智能底盘转矩分配方法能够充分发挥平衡臂式六轮独立驱动智能底盘的优势,解决因平衡臂旋转导致车轮垂向载荷发生变化进而影响转矩分配的问题,并降低对系统建模精度的要求,解决因轮胎侧偏刚度、底盘横摆转动惯量等测量不准确导致的建模误差,同时,在自适应终端滑模控制中建立的滑模面引入了一项非线性项,该滑模面相较于普通线性滑模面的突出优点是可以使系统状态在有限时间内收敛至平衡原点,从而提高系统响应。
附图说明
图1为实施例中建立的智能底盘的坐标系;
图2为实施例中简化的二自由度车辆模型;
图3为本发明分配方法的架构图;
图4为本发明分配方法的流程图;
图5为本发明分配方法中自适应终端滑模控制的流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例的平衡臂式六轮独立驱动智能底盘转矩分配方法,该转矩分配方法的架构图和流程图分别见3和图4,该分配方法中自适应终端滑模控制的流程图见图5,该分配方法包括以下步骤:
S1:整车控制器获取驾驶员输入的前轮转角及请求的车速的信息,并控制底盘反馈实时的质心侧偏角、横摆角速度、纵向加速度、横向加速度和纵向车速的信息;
S2:建立平衡臂式六轮独立驱动智能底盘的坐标系,该底盘采用前两轮阿克曼转向,后四轮中同侧的两车轮分别通过一个平衡臂相连,平衡臂中部与底盘主体转动连接,该底盘的坐标系以底盘前进方向为X轴正方向,以底盘前进方向左侧为Y轴正方向,以垂直底盘主体向上的方向为Z轴正方向,建立的坐标系如图1所示;
将底盘简化为图2所示的二自由度车辆模型,根据建立的坐标系建立前轮转向六轮独立驱动智能底盘的理想二自由度模型:
Figure BDA0003394250110000061
图2和理想二自由度模型中,m为底盘质量;a为底盘的前轴距质心距离,b为底盘的平衡臂的中点距质心距离,c为底盘的中轴距质心距离,d为底盘的后轴距质心距离;u为底盘反馈的纵向车速,即质心沿X轴方向速度;k1为底盘的前轴等效侧偏刚度,k2为底盘的中轴等效侧偏刚度,k3为底盘的后轴等效侧偏刚度;Iz为底盘的横摆转动惯量;βd为底盘的理想质心侧偏角,γd为底盘的理想横摆角速度;
Figure BDA0003394250110000062
为底盘的理想质心侧偏角的导数,
Figure BDA0003394250110000063
为底盘的理想横摆角速度的导数;δf为前轮转角;v为质心沿Y轴方向速度;ui为各轴车轮实际速度方向,αi为各轴轮胎侧偏角,Fyi为各轴轮胎侧向力,其中i为1、2、3,分别表示前轴、中轴、后轴;
底盘在稳态情况下,
Figure BDA0003394250110000064
Figure BDA0003394250110000065
分别等于零,代入上述公式,求取底盘在稳态情况下的横摆角速度值,并以此值作为底盘的理想横摆角速度γd
S3:通过自适应终端滑模控制,求得底盘的附加横摆力矩ΔM,具体流程为:
S31:列出平衡臂式六轮独立驱动智能底盘前轮转向的横摆运动方程如下:
Figure BDA0003394250110000066
其中,β为底盘反馈的质心侧偏角;γ为底盘反馈的横摆角速度,
Figure BDA0003394250110000071
为γ的导数;
为了后续便于描述,令:
σ1=ak1+ck2-dk3
Figure BDA0003394250110000072
σ3=-ak1,σ4=Iz
则横摆运动方程可表示为:
Figure BDA0003394250110000073
S32:取跟踪误差e为:e=γ-γd
取滑模面s为:
Figure BDA0003394250110000074
其中,c,d,p,q均为常数,c,d>0,p,q为正奇数,且p>q;
该滑模面引入了一项非线性项,当跟踪误差e远离平衡原点时,ce起主要作用,保证e具有较快的收敛速度;当e接近平衡原点时,deq/p起主要作用,保证系统状态的有限时间收敛特性;
横摆运动方程可进一步表示为:
Figure BDA0003394250110000075
取等速趋近控制律为:
Figure BDA0003394250110000076
其中,
Figure BDA0003394250110000077
为s的导数;
Figure BDA0003394250110000078
为e的导数;η为常数,表示趋近切换面的速率;
因此,底盘的附加横摆力矩ΔM为:
Figure BDA0003394250110000079
其中,sgn(s)为符号函数;
S33:取Lyapunov函数为:
Figure BDA00033942501100000710
其中,
Figure BDA00033942501100000711
为σk的估计值,k取值为1,2,3,4,τk为常数;
S34:横摆运动方程系数σk的自适应律的求解:
Figure BDA00033942501100000712
其中,
Figure BDA00033942501100000713
Figure BDA00033942501100000714
的导数;
取自适应率为:
Figure BDA0003394250110000081
因此,
Figure BDA0003394250110000082
当且仅当s=0时,
Figure BDA0003394250110000083
根据Lasalle不变性原理,闭环系统为渐进稳定,即当t→∞时,s→0;
为了防止因
Figure BDA0003394250110000084
过大而导致ΔM不准确,需要通过自适应率的设计使
Figure BDA0003394250110000085
的变化在
Figure BDA0003394250110000086
范围内,采用一种映射自适应算法,对自适应率进行修正:
Figure BDA0003394250110000087
其中:
Figure BDA0003394250110000088
S35:附加横摆力矩ΔM可表示为:
Figure BDA0003394250110000089
求得ΔM的值;
S4:进行速度跟随控制,即根据驾驶员请求的车速ud与底盘反馈的纵向车速u的差值eu做PI控制,求得维持驾驶员请求的车速所需的纵向力矩请求T:
Figure BDA00033942501100000810
其中,Kp为比例项系数,Ki为积分项系数;
S5:进行驱动力分配控制,即根据自适应终端滑模控制求得的ΔM与速度跟随控制求得的T,通过序列二次规划算法SQP求取底盘的六轮驱动力:
为了便于表述,引入轮胎负荷率ρj
Figure BDA00033942501100000811
其中,fl,fr,ml,mr,rl,rr分别代表底盘的前左轮、前右轮、中左轮、中右轮、后左轮、后右轮,Fxj为车轮纵向力,Fzj为车轮垂向载荷,μ为路面附着系数,Tj为底盘的车轮转矩,r为轮胎滚动半径;
Fzj通过以下公式求得:
Figure BDA0003394250110000091
Figure BDA0003394250110000092
Figure BDA0003394250110000093
Figure BDA0003394250110000094
Figure BDA0003394250110000095
Figure BDA0003394250110000096
其中,g为重力加速度,ax为底盘反馈的纵向加速度,ay为底盘反馈的横向加速度,h为质心高度,W为轮距;J为单平衡臂绕两平衡臂中点连线的转动惯量,假设底盘主体左右两侧的平衡臂的转动惯量相同;αl为左平衡臂绕两平衡臂中点连线的角加速度,αr为右平衡臂绕两平衡臂中点连线的角加速度;
底盘的六轮驱动力通过求解如下优化目标函数获得:
min J=∑[ρj-E(ρj)]2+εE(ρj)
Figure BDA0003394250110000097
Tfl+Tfr+Tml+Tmr+Trl+Trr=T
0≤Tj≤min(Tmax,μFzir)
其中,E(ρj)为轮胎负荷率的平均值,ε为权重系数,Tmax为轮毂电机所能提供的最大力矩;
整车控制器将所求得的底盘的车轮转矩Tj发送给底盘各轮毂电机控制执行。

Claims (1)

1.平衡臂式六轮独立驱动智能底盘转矩分配方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:整车控制器获取驾驶员输入的前轮转角及请求的车速的信息,并控制底盘反馈实时的质心侧偏角、横摆角速度、纵向加速度、横向加速度和纵向车速的信息;
S2:建立平衡臂式六轮独立驱动智能底盘的坐标系,该底盘采用前两轮阿克曼转向,后四轮中同侧的两车轮分别通过一个平衡臂相连,平衡臂中部与底盘主体转动连接,该底盘的坐标系以底盘前进方向为X轴正方向,以底盘前进方向左侧为Y轴正方向,以垂直底盘主体向上的方向为Z轴正方向;根据建立的坐标系建立前轮转向六轮独立驱动智能底盘的理想二自由度模型:
Figure FDA0003394250100000011
其中,m为底盘质量;a为底盘的前轴距质心距离,b为底盘的平衡臂的中点距质心距离,c为底盘的中轴距质心距离,d为底盘的后轴距质心距离;u为底盘反馈的纵向车速,即质心沿X轴方向速度;k1为底盘的前轴等效侧偏刚度,k2为底盘的中轴等效侧偏刚度,k3为底盘的后轴等效侧偏刚度;Iz为底盘的横摆转动惯量;βd为底盘的理想质心侧偏角,γd为底盘的理想横摆角速度;
Figure FDA0003394250100000012
为底盘的理想质心侧偏角的导数,
Figure FDA0003394250100000013
为底盘的理想横摆角速度的导数;δf为前轮转角;
底盘在稳态情况下,
Figure FDA0003394250100000014
Figure FDA0003394250100000015
分别等于零,代入上述公式,求取底盘在稳态情况下的横摆角速度值,并以此值作为底盘的理想横摆角速度γd
S3:通过自适应终端滑模控制,求得底盘的附加横摆力矩ΔM,具体流程为:
S31:列出平衡臂式六轮独立驱动智能底盘前轮转向的横摆运动方程如下:
Figure FDA0003394250100000016
其中,β为底盘反馈的质心侧偏角;γ为底盘反馈的横摆角速度,
Figure FDA0003394250100000017
为γ的导数;
为了后续便于描述,令:
Figure FDA0003394250100000018
σ3=-ak1,σ4=Iz
则横摆运动方程可表示为:
Figure FDA0003394250100000019
S32:取跟踪误差e为:e=γ-γd
取滑模面s为:
Figure FDA0003394250100000021
其中,c,d,p,q均为常数,c,d>0,p,q为正奇数,且p>q;
该滑模面引入了一项非线性项,当跟踪误差e远离平衡原点时,ce起主要作用,保证e具有较快的收敛速度;当e接近平衡原点时,deq/p起主要作用,保证系统状态的有限时间收敛特性;
横摆运动方程可进一步表示为:
Figure FDA0003394250100000022
取等速趋近控制律为:
Figure FDA0003394250100000023
其中,
Figure FDA0003394250100000024
为s的导数;
Figure FDA0003394250100000025
为e的导数;η为常数,表示趋近切换面的速率;
因此,底盘的附加横摆力矩ΔM为:
Figure FDA0003394250100000026
其中,sgn(s)为符号函数;
S33:取Lyapunov函数为:
Figure FDA0003394250100000027
其中,
Figure FDA0003394250100000028
Figure FDA0003394250100000029
为σk的估计值,k取值为1,2,3,4,τk为常数;
S34:横摆运动方程系数σk的自适应律的求解:
Figure FDA00033942501000000210
其中,
Figure FDA00033942501000000211
Figure FDA00033942501000000212
的导数;
取自适应率为:
Figure FDA00033942501000000213
因此,
Figure FDA00033942501000000214
当且仅当s=0时,
Figure FDA00033942501000000215
根据Lasalle不变性原理,闭环系统为渐进稳定,即当t→∞时,s→0;
为了防止因
Figure FDA0003394250100000031
过大而导致ΔM不准确,需要通过自适应率的设计使
Figure FDA0003394250100000032
的变化在
Figure FDA0003394250100000033
范围内,采用一种映射自适应算法,对自适应率进行修正:
Figure FDA0003394250100000034
其中:
Figure FDA0003394250100000035
S35:附加横摆力矩ΔM可表示为:
Figure FDA0003394250100000036
求得ΔM的值;
S4:进行速度跟随控制,即根据驾驶员请求的车速ud与底盘反馈的纵向车速u的差值eu做PI控制,求得维持驾驶员请求的车速所需的纵向力矩请求T:
T=Kpeu+Ki0 teudt
其中,Kp为比例项系数,Ki为积分项系数;
S5:进行驱动力分配控制,即根据自适应终端滑模控制求得的ΔM与速度跟随控制求得的T,通过序列二次规划算法SQP求取底盘的六轮驱动力:
为了便于表述,引入轮胎负荷率ρj
Figure FDA0003394250100000037
其中,fl,fr,ml,mr,rl,rr分别代表底盘的前左轮、前右轮、中左轮、中右轮、后左轮、后右轮,Fxj为车轮纵向力,Fzj为车轮垂向载荷,μ为路面附着系数,Tj为底盘的车轮转矩,r为轮胎滚动半径;
Fzj通过以下公式求得:
Figure FDA0003394250100000038
Figure FDA0003394250100000041
Figure FDA0003394250100000042
Figure FDA0003394250100000043
Figure FDA0003394250100000044
Figure FDA0003394250100000045
其中,g为重力加速度,ax为底盘反馈的纵向加速度,ay为底盘反馈的横向加速度,h为质心高度,W为轮距;J为单平衡臂绕两平衡臂中点连线的转动惯量,假设底盘主体左右两侧的平衡臂的转动惯量相同;αl为左平衡臂绕两平衡臂中点连线的角加速度,αr为右平衡臂绕两平衡臂中点连线的角加速度;
底盘的六轮驱动力通过求解如下优化目标函数获得:
min J=∑[ρj-E(ρj)]2+εE(ρj)
Figure FDA0003394250100000046
Tfl+Tfr+Tml+Tmr+Trl+Trr=T
0≤Tj≤min(Tmax,μFzir)
其中,E(ρj)为轮胎负荷率的平均值,ε为权重系数,Tmax为轮毂电机所能提供的最大力矩;
整车控制器将所求得的底盘的车轮转矩Tj发送给底盘各轮毂电机控制执行。
CN202111511717.9A 2021-12-06 2021-12-06 平衡臂式六轮独立驱动智能底盘转矩分配方法 Active CN114194035B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111511717.9A CN114194035B (zh) 2021-12-06 2021-12-06 平衡臂式六轮独立驱动智能底盘转矩分配方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111511717.9A CN114194035B (zh) 2021-12-06 2021-12-06 平衡臂式六轮独立驱动智能底盘转矩分配方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114194035A true CN114194035A (zh) 2022-03-18
CN114194035B CN114194035B (zh) 2023-12-05

Family

ID=80652504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111511717.9A Active CN114194035B (zh) 2021-12-06 2021-12-06 平衡臂式六轮独立驱动智能底盘转矩分配方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114194035B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115257922A (zh) * 2022-08-17 2022-11-01 航天科工智能机器人有限责任公司 一种原地转向控制方法、装置及控制系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017028800A1 (en) * 2015-08-20 2017-02-23 Byd Company Limited Vehicle stability control method and system, and vehicle
CN107253453A (zh) * 2017-07-05 2017-10-17 厦门大学 一种分布式电动汽车横向稳定性自适应控制系统及方法
CN108422901A (zh) * 2018-05-10 2018-08-21 吉林大学 一种基于整车综合性能最优的电动轮驱动车辆车轮转矩多目标优化方法
US20210046922A1 (en) * 2019-08-14 2021-02-18 Xiamen King Long United Automotive Industry Co., Ltd. Yaw motion control method for four-wheel distributed vehicle
CN112572411A (zh) * 2020-12-22 2021-03-30 北京理工大学 一种考虑轮胎侧偏特性的车辆底盘协调控制方法及系统
WO2021141018A1 (ja) * 2020-01-06 2021-07-15 Ntn株式会社 車両の旋回制御装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017028800A1 (en) * 2015-08-20 2017-02-23 Byd Company Limited Vehicle stability control method and system, and vehicle
CN107253453A (zh) * 2017-07-05 2017-10-17 厦门大学 一种分布式电动汽车横向稳定性自适应控制系统及方法
CN108422901A (zh) * 2018-05-10 2018-08-21 吉林大学 一种基于整车综合性能最优的电动轮驱动车辆车轮转矩多目标优化方法
US20210046922A1 (en) * 2019-08-14 2021-02-18 Xiamen King Long United Automotive Industry Co., Ltd. Yaw motion control method for four-wheel distributed vehicle
WO2021141018A1 (ja) * 2020-01-06 2021-07-15 Ntn株式会社 車両の旋回制御装置
CN112572411A (zh) * 2020-12-22 2021-03-30 北京理工大学 一种考虑轮胎侧偏特性的车辆底盘协调控制方法及系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115257922A (zh) * 2022-08-17 2022-11-01 航天科工智能机器人有限责任公司 一种原地转向控制方法、装置及控制系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN114194035B (zh) 2023-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109522666B (zh) 一种分布式电动汽车稳定性控制方法
CN110466604B (zh) 轮毂电机驱动电动汽车差动驱动转向及稳定性的控制方法
CN110606079B (zh) 一种分层控制的车辆防侧翻方法及多轴分布式驱动车辆
CN111216712B (zh) 一种通过半主动悬架阻尼力控制优化车辆转向性能的方法
CN111152661A (zh) 一种四轮分布式驱动客车电驱动系统失效控制方法
CN111002976B (zh) 一种基于模糊自适应pid控制的智能车辆抗侧风控制方法
CN108340967A (zh) 多轮独立驱动电动车辆转向时的横摆稳定性的控制方法
CN112224036B (zh) 分布式驱动电动车四轮驱动力矩分配方法及系统
CN112406854B (zh) 轮毂电机驱动越野车侧倾稳定性控制方法
CN113002324B (zh) 一种四轮独立驱动和独立转向电动汽车电子差速系统
CN111731267B (zh) 一种装备非充气弹性车轮的分布式电动汽车稳定性控制系统及方法
CN114194035B (zh) 平衡臂式六轮独立驱动智能底盘转矩分配方法
CN115675524A (zh) 一种自动驾驶半挂卡车横向轨迹跟踪自适应控制方法
CN109204599B (zh) 基于同轴式轮腿结构的主动姿态与全轮转向协同控制方法
CN109849898A (zh) 基于遗传算法混合优化gpc的车辆横摆稳定性控制方法
CN114194178B (zh) 四轮转向四轮驱动智能底盘稳定性控制方法
CN111546907A (zh) 一种四轮转向轮毂电机驱动车辆的轮速分配方法
CN114044003B (zh) 前后双轴转向车辆的循迹控制方法
CN115525019A (zh) 基于操纵稳定性概率分布的复合工况底盘集成控制方法
CN114312847B (zh) 一种自动驾驶车辆的横向控制方法及装置
JP2006282064A (ja) 車両挙動制御装置
CN112477853B (zh) 一种装备非充气车轮的车辆纵-垂集成控制系统及方法
CN114859733B (zh) 一种差动转向无人车轨迹跟踪及姿态控制方法
CN115230679A (zh) 前后轮转角状态反馈输入成比例的汽车转向控制建模方法
Liu et al. Research on Design of Variable Gear Ratio of Steer-by-Wire System and Comprehensive Feedback Control of Front Wheel Angle

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20230817

Address after: 315191 East 1st Road, Science Park, Jiangshan Town, Yinzhou District, Ningbo City, Zhejiang Province

Applicant after: Shangyuan Zhixing (Ningbo) Technology Co.,Ltd.

Address before: 315191 East 1st Road, Science Park, Jiangshan Town, Yinzhou District, Ningbo City, Zhejiang Province

Applicant before: Zhejiang tianshangyuan Technology Co.,Ltd.

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant