CN114274929A - 多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法和设备，该方法多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法，利用分布驱动交接车各车轮可独立控制的特点，通过控制其前后车体两侧车轮的输出力大小，形成制动力矩，辅助液压制动系统完成车体制动过程，提高铰接车制动性能.通过本发明，能够解决车辆在颠簸路面上紧急制动时，由于轮胎的上下跳动，传统的液压制动系统车体制动过程中存在着油压等级较高、能量利用率较低、运动稳定性较差从而导致制动力不足的问题，最终有效提高颠簸路面下紧急制动时的制动强度，进而提升制动安全性，对于推进煤矿运输车辆的自动化起到基础关键的作用。

Description

多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法和设备

技术领域

本发明涉及深度学习技术领域，尤其涉及一种多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术

随着我国井工煤矿开采技术的发展，安全、高效、绿色、智能将成为未来的主要发展方向，具体表现在以下两个方面：

(1)复杂煤层安全高效开采。由于我国未来井工煤矿煤层条件日趋复杂，因此研发复杂煤层条件安全高效开采技术工艺、高可靠性装备，提升煤机装备智能制造水平，提高工作面自动控制水平，成为安全高效矿井建设最迫切的要求，也是智能化发展的趋势。

(2)井工煤矿智能无人开采。依靠科技进步，井工煤矿开采、掘进、运输、支护、通风、选煤等系统逐步实现无人化，探索深部煤炭资源无人化开采方法和技术装备，以无人化高可靠性运输车、井下全断面无人化智能掘进机器人替代井下工人，逐步实现井下无人化。

但是要实现智能且安全高效的无人开采模式需要借助地面上的先进技术，然而由于井下的特殊环境，地面上先进的智能无人化技术很难直接应用到井下，这导致了井下的技术装备落后，机械化、自动化、信息化程度非常低。因此，建设安全高效、环境友好、资源节约的煤矿、离不开先进的技术装备、离不开自动化与信息化。

矿用车辆是一种适合在恶劣环境、全地形路面及狭小空间条件下工作的矿用工程机械设备。分布式驱动铰接工程车辆，各轮配备轮边电机，整车在独立驱动及稳定行驶等方面具有显著的优势，但是现有的分布驱动铰接车大多采用全液压的制动方式，但由于整车的大载重特点，同时受制动系统的回油背压及油液可压缩特性的影响，车体制动过程中存在着油压等级较高、能量利用率较低及运动稳定性较差的问题。不利于提高整车的经济性、操纵稳定性及行驶安全性。

发明内容

本发明提供一种多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法、装置、计算机设备及存储介质，旨在解决车辆在颠簸路面上紧急制动时，由于轮胎的上下跳动，传统的液压制动系统车体制动过程中存在着油压等级较高、能量利用率较低、运动稳定性较差从而导致制动力不足的问题。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法，包括：

就制动工况下多点独立轮边驱动车辆的每一车轮，构建车轮旋转运动方程；基于所述车轮旋转运动方程，结合车轮垂直方向载荷与车轮受到地面制动力的关系，建立整车运动方程；

车辆运行过程中，获取多点独立轮边驱动车辆实时速度，构建车辆滑模变控制系统，计算车辆实时的制动力矩；

判断所述多点独立轮边驱动车辆的运动状态，根据运动状态确定制动力矩类型。

其中，车轮旋转运动方程为：

其中，I为车轮转动惯量，

为车轮转动角速度，F₁为车轮受到的地面制动力，M为车轮制动力矩，R为轮胎的滚动半径；

车轮垂直方向上的载荷与车轮受到的地面制动力之间的关系如公式(2)所示：

F₁＝μF_N (2)

其中，μ为地面与轮胎的附着系数，F_N为地面对车轮的垂向支撑力；

则整车的运动方程为：

其中，M为整车质量，

为车辆纵向加速度，F_Ni为地面对车辆不同车轮的垂向支撑力。

其中，构建车辆滑模变控制系统的步骤包括：

基于每一车轮上安装的加速度传感器，根据实时的加速度传感器读数，计算车辆实时速度；包括车辆行驶方向的车速为v_x，垂直于路面的车速为v_y；

基于车辆实时速度，计算对应车轮纵向滑移率λ，对车轮纵向滑移率求导，确定最佳滑移率和实际滑移率的差值；

采用比例积分的滑模面，求导后基于最佳滑移率和实际滑移率的差值确定控制率，并得到制动力矩方程。

其中，车轮纵向滑移率λ表示为公式(3)：

对其求导表示为公式(4)：

将公式(1)和公式(2)代入公式(4)，得到公式(5)：

最佳滑移率与实际滑移率的差值为：

e＝λ-λ_d (6)

式中e为滑移率差值，λ_d为最佳滑移率；

在保证控制系统趋近速度的同时削弱抖振，采用比例积分的滑模面：

s＝e+k∫edt (16)

k为趋近律系数；

求导后将滑移率差值与式(5)代入，得到公式(6)：

趋近律的选择原则为：在系统状态运动点距离切换面大于预设距离时，使得状态运动点趋向速度大于预设速度，提升系统动态响应；当状态运动点趋近切换面时，使状态运动点趋向速度大于预设速度，则系统产生的抖振变小；故选择如下控制率：

其中ξ₁、ξ₂、η为常数；

则制动力矩公式表示为：

其中，对制动力矩进行修正后，得到公式(9)：

式中，σ为修正限值，r为轮胎自由半径，T为经过修正的车辆制动力矩，δ为修正系数，M_λ为正常行驶情况下最佳滑移率对应的制动力矩。

其中，车辆运动状态类型包括：

正常行驶状态、轮胎弹离地面及轮胎未拖离地面但地面支撑力小于实际值的状态。

其中，当轮胎弹跳位移完全拖离地面时采用控制算法中最佳滑移率对应的制动力矩来进行制动；当轮胎弹跳位移大于σ但没有全部脱离地面时采用线性变化的制动力矩来进行制动；当轮胎弹跳位移小于σ时采用控制算法计算得到的制动力矩来进行制动。

其中，车辆实时速度通过公式(10)表示：

其中，n为采样周期，n＝0,1,…，n-1；a(n)表示第n个采样周期内采样的车辆沿行进方向的加速度；Δt为采样时间。

其中，获取车辆沿行进方向的加速度a(n)的步骤包括：

根据车辆静止状态下，每一车轮安装的加速度计显示的读数，确定加速度计的零漂分量；即

A＝Y*cosΨ (8)

其中Y为车轮安装的加速度计读数，A为对应车轮行进方向加速度，Ψ为行进方向的坡度；

车辆开始运行后，每一加速度计显示的读数沿行进方向的分量与零漂分量的差值即为行进方向的加速度。

其中，将车辆静止时车轮的加速度A(n)的算术平均值A′作为零漂分量，公式表示为：

得到行进方向的加速度a(n)为：

a(n)＝A(n)-A′ (10)。

其中，在获取行进方向的加速度的步骤之后，还包括对其进行滤波降噪和运动条件判断的步骤中，降噪滤波采用自适应滤波算法，公式表示为公式(11)：

Y(n)＝m*X(n)+(1-m)*Y(n-1) (11)

其中，X(n)为采样输入值，Y(n)为滤波输出值，m为大于0且小于1的滤波系数，其大小决定了滤波平滑的程度；

在对行进方向的加速度进行滤波降噪并设定运动判断条件阈值，判断车辆加速数据的数据变化情况；当相邻数据采集点采集的车辆加速数据变化大于预设运动判断条件阈值时，采用灵敏度优先原则，增大自适应滤波算法的滤波系数，使滤波值及时跟进；当相邻数据采集点采集的车辆加速数据变化小于预设运动判断条件阈值时，采用平稳度优先原则，减小滤波系数，让滤波值趋于平稳；

其中，运动判断条件阈值是根据实际工作经验设定的行进方向加速度变化值；判断过程根据公式(12)和公式(13)进行：

Δ(n-1)＝Y(n)-Y(n-1)>Δa (12)

m(n-1)＝k0*(1-Δa/Δ(n-1)) (13)

其中，Δ(n-1)为本次滤波输出值与上次滤波输出值的差；Δa为判定运动状态的运动判断条件阈值，由静止状态时候的标准偏差求解；k0为初始滤波参数；

当公式(12)成立时，采用灵敏度优先原则，反之，采用平稳度优先原则。

本发明的第二个目的在于提出一种多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制装置，包括：

车轮旋转运动方程构建模块，用于就制动工况下多点独立轮边驱动车辆的每一车轮，构建车轮旋转运动方程；基于所述车轮旋转运动方程，结合车轮垂直方向载荷与车轮受到地面制动力的关系，建立整车运动方程；

计算模块，用于车辆运行过程中，获取多点独立轮边驱动车辆实时速度，构建车辆滑模变控制系统，计算车辆实时的制动力矩；

判断模块，用于判断所述多点独立轮边驱动车辆的运动状态，根据运动状态确定制动力矩类型。

本发明的第三个目的在于提出一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现如前述技术方案的方法。

本发明的第四个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现前述技术方案的方法。

区别于现有技术，本发明提供的多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法，利用分布驱动交接车各车轮可独立控制的特点，通过控制其前后车体两侧车轮的输出力大小，形成制动力矩，辅助液压制动系统完成车体制动过程，提高铰接车制动性能.通过本发明，能够解决车辆在颠簸路面上紧急制动时，由于轮胎的上下跳动，传统的液压制动系统车体制动过程中存在着油压等级较高、能量利用率较低、运动稳定性较差从而导致制动力不足的问题，最终有效提高颠簸路面下紧急制动时的制动强度，进而提升制动安全性，对于推进煤矿运输车辆的自动化起到基础关键的作用。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明提供的一种多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法的流程示意图。

图2是本发明提供的一种多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法的逻辑示意图。

图3是本发明提供的一种多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法中的车轮运动状态示意图。

图4是本发明提供的一种多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法中车辆行进的受力分析示意图。

图5是本发明提供的一种多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法中建立滑模变控制系统的结构流程示意图。

图6是本发明提供的一种多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制装置的结构示意图。

图7是本发明提供的一种非临时性计算机可读存储介质的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

图1和图2为本发明实施例所提供的一种多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法的流程及逻辑示意图。该方法包括以下步骤：

步骤101，就制动工况下多点独立轮边驱动车辆的每一车轮，构建车轮旋转运动方程；基于车轮旋转运动方程，结合车轮垂直方向载荷与车轮受到地面制动力的关系，建立整车运动方程。

本发明针对多点独立轮边驱动车辆，即车辆的每个车辆均为驱动轮,同时车辆前后两个部分可以按比例分配整车的驱动转矩，因此本发明的实施例中采用包含一个车轮的车辆模型。本发明以下实施例以煤矿井下使用的分布驱动铰接车为例进行说明。因为滑模控制法容易用计算机实时控制，且对时刻变化的系统具有很强的鲁棒性，故利用车辆轮胎模型结合最佳滑移率选择合适的滑模面与控制率设计滑模控制器算法并对其进行消弱抖振。

本发明中，分布驱动铰接车为四轮或六轮，车辆前后两个部分可以按比例分配整车的驱动转矩，每一车轮上均安装加速度计，实时测量对应车轮的加速度信息。

针对车辆的每一车轮，均构建一车轮旋转运动方程，通过公式(1)表示：

其中，其中，I为车轮转动惯量，

为车轮转动角速度，F₁为车轮受到的地面制动力，M为车轮制动力矩，R为轮胎的滚动半径。车轮的运动状态图如图3所示。

车轮垂直方向上的载荷与车轮受到的地面制动力之间的关系如公式(2)所示：

F₁＝μF_N (2)

其中，μ为地面与轮胎的附着系数，F_N为地面对车轮的垂向支撑力；

则整车的运动方程为：

其中，M为整车质量，

为车辆纵向加速度，F_Ni为地面对车辆不同车轮的垂向支撑力。

本发明以四轮为例，则整车运动方程可以表示为：

F_Ni为地面对车轮的垂向支撑力，i＝1,2,3,4分别对应车辆左前、右前、左后、右后。

步骤102：车辆运行过程中，获取多点独立轮边驱动车辆实时速度，构建车辆滑模变控制系统，计算车辆实时的制动力矩。

构建车辆滑模变控制系统的步骤包括：

S201：基于每一车轮上安装的加速度传感器，根据实时的加速度传感器读数，计算车辆实时速度；包括车辆行驶方向的车速为v_x，垂直于路面的车速为v_y。车辆受力分析图如图4所示。

车辆实时速度计算过程如下：

获取车辆加速度a(n)的步骤；

根据车辆静止状态下，每一车轮安装的加速度计显示的读数，确定加速度计的零漂分量；即

A＝Y*cosΨ (11)

其中Y为车轮安装的加速度计读数，A为对应车轮前进加速度，Ψ为行进方向坡度；

车辆开始运行后，每一加速度计显示的读数沿行进方向的分量与零漂分量的差值即为行进方向的加速度。

将车辆静止时车轮的加速度A(n)的算术平均值A′作为所述零漂分量，公式表示为：

得到行进方向的加速度a(n)为：

a(n)＝A(n)-A′ (13)。

在获取行进方向的加速度的步骤之后，还包括对其进行滤波降噪和运动条件判断的步骤中，降噪滤波采用自适应滤波算法，公式表示为公式(14)：

Y(n)＝m*X(n)+(1-m)*Y(n-1) (14)

其中，X(n)为采样输入值，Y(n)为滤波输出值，m为大于0且小于1的滤波系数，其大小决定了滤波平滑的程度；

在对行进方向的加速度进行滤波降噪并设定运动判断条件阈值，判断车辆加速数据的数据变化情况；当相邻数据采集点采集的车辆加速数据变化大于预设运动判断条件阈值时，采用灵敏度优先原则，增大自适应滤波算法的滤波系数，使滤波值及时跟进；当相邻数据采集点采集的车辆加速数据变化小于预设运动判断条件阈值时，采用平稳度优先原则，减小滤波系数，让滤波值趋于平稳；

其中，所述运动判断条件阈值是根据实际工作经验设定的行进方向加速度变化值；判断过程根据公式(11)和公式(12)进行：

Δ(n-1)＝Y(n)-Y(n-1)>Δa (11)

m(n-1)＝k0*(1-Δa/Δ(n-1)) (12)

其中，Δ(n-1)为本次滤波输出值与上次滤波输出值的差；Δa为判定运动状态的运动判断条件阈值，由静止状态时候的标准偏差求解；k0为初始滤波参数；

当公式(11)成立时，采用灵敏度优先原则，反之，采用平稳度优先原则。

车辆实时速度通过公式(10)表示：

其中，n为采样周期，n＝0,1,…，n-1；a(n)表示第n个采样周期内采样的车辆沿行进方向的加速度；Δt为采样时间。

S202：基于车辆实时速度，计算对应车轮纵向滑移率λ，对车轮纵向滑移率求导，确定最佳滑移率和实际滑移率的差值。

对车辆速度信息进行积分就可以得到颠簸情况下垂直于路面的位移情况，如下式所示：

图4是本发明提供的一种多点独立轮边驱动铰接车辆转矩协同制动控制方法的建立滑模变控制系统的结构流程示意图。

车轮纵向滑移率λ表示为公式(3)：

对其求导表示为公式(4)：

将公式(1)和公式(2)代入公式(4)，得到公式(5)：

最佳滑移率与实际滑移率的差值为：

e＝λ-λ_d (6)

式中e为滑移率差值，λ_d为最佳滑移率。

S203：采用比例积分的滑模面，求导后基于最佳滑移率和实际滑移率的差值确定控制率，并得到制动力矩方程。建立滑模变控制系统的逻辑如图5所示。

在保证控制系统趋近速度的同时削弱抖振，采用比例积分的滑模面：

s＝e+k∫edt (16)

k为趋近律系数；

求导后将滑移率差值与式(5)代入，得到公式(6)：

趋近律的选择原则为：在系统状态运动点距离切换面大于预设距离时，使得状态运动点趋向速度大于预设速度，提升系统动态响应；当状态运动点趋近切换面时，使状态运动点趋向速度大于预设速度，则系统产生的抖振变小；故选择如下控制率：

其中ξ₁、ξ₂、η为常数；

则制动力矩公式表示为：

其中，车辆运动状态类型包括：正常行驶状态、轮胎弹离地面及轮胎未拖离地面但地面支撑力小于实际值的状态。

对制动力矩进行修正后，得到公式(9)：

式中，σ为修正限值，r为轮胎自由半径，T为经过修正的车辆制动力矩，δ为修正系数，M_λ为正常行驶情况下最佳滑移率对应的制动力矩。

步骤103：判断所述多点独立轮边驱动车辆的运动状态，根据运动状态确定制动力矩类型。

根据公式(9)的制动力矩，当轮胎弹跳位移完全拖离地面时采用控制算法中最佳滑移率对应的制动力矩来进行制动；当轮胎弹跳位移大于σ但没有全部脱离地面时采用线性变化的制动力矩来进行制动；当轮胎弹跳位移小于σ时采用控制算法计算得到的制动力矩来进行制动。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制装置，如图6所示，包括：

车轮旋转运动方程构建模块310，用于就制动工况下多点独立轮边驱动车辆的每一车轮，构建车轮旋转运动方程；基于所述车轮旋转运动方程，结合车轮垂直方向载荷与车轮受到地面制动力的关系，建立整车运动方程；

计算模块320，用于车辆运行过程中，获取多点独立轮边驱动车辆实时速度，结合整车运动方程构建车辆滑模变控制系统，计算车辆实时的制动力矩；

判断模块330，用于判断所述多点独立轮边驱动车辆的运动状态，根据运动状态确定制动力矩类型。

为了实现上述实施例，本发明还提出另一种计算机设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现如本发明实施例的车辆转矩协同制动控制。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例的车辆转矩协同制动控制。

如图7所示，非临时性计算机可读存储介质包括指令的存储器810，接口830，上述指令可由多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制装置的处理器820执行以完成上述方法。可选地，存储介质可以是非临时性计算机可读存储介质，例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法，其特征在于，包括：

就制动工况下多点独立轮边驱动车辆的每一车轮，构建车轮旋转运动方程；基于所述车轮旋转运动方程，结合车轮垂直方向载荷与车轮受到地面制动力的关系，建立整车运动方程；

车辆运行过程中，获取多点独立轮边驱动车辆实时速度，结合整车运动方程构建车辆滑模变控制系统，计算车辆实时的制动力矩；

判断所述多点独立轮边驱动车辆的运动状态，根据运动状态确定制动力矩类型。

2.根据权利要求1所述的多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法，其特征在于，车辆制动工况下，所述车轮旋转运动方程为：

其中，I为车轮转动惯量，

为车轮转动角速度，F₁为车轮受到的地面制动力，M为车轮制动力矩，R为轮胎的滚动半径；

车轮垂直方向上的载荷与车轮受到的地面制动力之间的关系如公式(2)所示：

F₁＝μF_N (2)

其中，μ为地面与轮胎的附着系数，F_N为地面对车轮的垂向支撑力；

则整车的运动方程为：

其中，M为整车质量，

为车辆纵向加速度，F_Ni为地面对车辆不同车轮的垂向支撑力。

3.根据权利要求1所述的多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法，其特征在于，构建车辆滑模变控制系统的步骤包括：

基于每一车轮上安装的加速度传感器，根据实时的加速度传感器读数，计算车辆实时速度；包括车辆行驶方向的车速为v_x，垂直于路面的车速为v_y；

基于车辆实时速度，计算对应车轮纵向滑移率λ，对车轮纵向滑移率求导，确定最佳滑移率和实际滑移率的差值；

采用比例积分的滑模面，求导后基于最佳滑移率和实际滑移率的差值确定控制率，并得到制动力矩方程。

4.根据权利要求3所述的多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法，其特征在于，车轮纵向滑移率λ表示为公式(3)：

对其求导表示为公式(4)：

将公式(1)和公式(2)代入公式(4)，得到公式(5)：

最佳滑移率与实际滑移率的差值为：

e＝λ-λ_d (6)

式中e为滑移率差值，λ_d为最佳滑移率；

在保证控制系统趋近速度的同时削弱抖振，采用比例积分的滑模面：

s＝e+k∫edt (16)

k为趋近律系数；

求导后将滑移率差值与式(5)代入，得到公式(6)：

趋近律的选择原则为：在系统状态运动点距离切换面大于预设距离时，使得状态运动点趋向速度大于预设速度，提升系统动态响应；当状态运动点趋近切换面时，使状态运动点趋向速度大于预设速度，则系统产生的抖振变小；故选择如下控制率：

其中ξ₁、ξ₂、η为常数；

则制动力矩公式表示为：

5.根据权利要求4所述的多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法，其特征在于，对制动力矩进行修正后，得到公式(9)：

式中，σ为修正限值，r为轮胎自由半径，T为经过修正的车辆制动力矩，δ为修正系数，M_λ为正常行驶情况下最佳滑移率对应的制动力矩。

6.根据权利要求4所述的多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法，其特征在于，车辆运动状态类型包括：

正常行驶状态、轮胎弹离地面及轮胎未拖离地面但地面支撑力小于实际值的状态。

7.根据权利要求5所述的多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法，其特征在于，当轮胎弹跳位移完全拖离地面时采用控制算法中最佳滑移率对应的制动力矩来进行制动；当轮胎弹跳位移大于σ但没有全部脱离地面时采用线性变化的制动力矩来进行制动；当轮胎弹跳位移小于σ时采用控制算法计算得到的制动力矩来进行制动。

8.根据权利要求1所述的多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法，其特征在于，车辆实时速度通过公式(10)表示：

其中，n为采样周期，n＝0,1,…，n-1；a(n)表示第n个采样周期内采样的车辆沿行进方向的加速度；Δt为采样时间。

9.根据权利要求8所述的多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法，其特征在于，获取车辆加速度a(n)的步骤包括：

根据车辆静止状态下，每一车轮安装的加速度计显示的读数，确定加速度计的零漂分量；即

A＝Y*cosΨ (11)

其中Y为车轮安装的加速度计读数，A为对应车轮前进加速度，Ψ为行进方向坡度；

车辆开始运行后，每一加速度计显示的读数沿行进方向的分量与零漂分量的差值即为行进方向的加速度。

10.根据权利要求9所述的多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法，其特征在于，将车辆静止时车轮的加速度A(n)的算术平均值A′作为所述零漂分量，公式表示为：

得到行进方向的加速度a(n)为：

a(n)＝A(n)-A′ (13)。

11.根据权利要求9所述的多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法，其特征在于，在获取行进方向的加速度的步骤之后，还包括对其进行滤波降噪和运动条件判断的步骤中，降噪滤波采用自适应滤波算法，公式表示为公式(14)：

Y(n)＝m*X(n)+(1-m)*Y(n-1) (14)

其中，X(n)为采样输入值，Y(n)为滤波输出值，m为大于0且小于1的滤波系数，其大小决定了滤波平滑的程度；

在对行进方向的加速度进行滤波降噪并设定运动判断条件阈值，判断车辆加速数据的数据变化情况；当相邻数据采集点采集的车辆加速数据变化大于预设运动判断条件阈值时，采用灵敏度优先原则，增大自适应滤波算法的滤波系数，使滤波值及时跟进；当相邻数据采集点采集的车辆加速数据变化小于预设运动判断条件阈值时，采用平稳度优先原则，减小滤波系数，让滤波值趋于平稳；

其中，所述运动判断条件阈值是根据实际工作经验设定的行进方向加速度变化值；判断过程根据公式(11)和公式(12)进行：

Δ(n-1)＝Y(n)-Y(n-1)>Δa (11)

m(n-1)＝k0*(1-Δa/Δ(n-1)) (12)

其中，Δ(n-1)为本次滤波输出值与上次滤波输出值的差；Δa为判定运动状态的运动判断条件阈值，由静止状态时候的标准偏差求解；k0为初始滤波参数；

当公式(11)成立时，采用灵敏度优先原则，反之，采用平稳度优先原则。

12.一种多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制装置，其特征在于，包括：

车轮旋转运动方程构建模块，用于就制动工况下多点独立轮边驱动车辆的每一车轮，构建车轮旋转运动方程；基于所述车轮旋转运动方程，结合车轮垂直方向载荷与车轮受到地面制动力的关系，建立整车运动方程；

计算模块，用于车辆运行过程中，获取多点独立轮边驱动车辆实时速度，结合整车运动方程构建车辆滑模变控制系统，计算车辆实时的制动力矩；

判断模块，用于判断所述多点独立轮边驱动车辆的运动状态，根据运动状态确定制动力矩类型。

13.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-11中任一所述的方法。

14.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-11中任一所述的方法。

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