CN114312346B - 多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配方法及设备 - Google Patents
多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配方法及设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114312346B CN114312346B CN202111406610.8A CN202111406610A CN114312346B CN 114312346 B CN114312346 B CN 114312346B CN 202111406610 A CN202111406610 A CN 202111406610A CN 114312346 B CN114312346 B CN 114312346B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vehicle
- driving
- torque distribution
- filtering
- acceleration
- 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.)
- Active
Links
- 238000009826 distribution Methods 0.000 title claims abstract description 91
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 59
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 53
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 32
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 22
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 18
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 16
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 14
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 9
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 9
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 9
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 5
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 claims description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 4
- 238000009795 derivation Methods 0.000 claims description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 4
- 230000009194 climbing Effects 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 206010063385 Intellectualisation Diseases 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 241001122767 Theaceae Species 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000013135 deep learning Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)
Abstract
本发明提出一种多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配方法及设备，该方法以滑模变控制系统结构为基础，建立车辆转矩分配系统，将驱动轮滑移率作为车辆转矩分配系统的状态变量，通过分析整车的滑移率，将载荷的动态分配与矿用车辆控制系统相结合，通过指数趋近率优化构建的出车辆转矩分配系统，依据行车路况需求，精确控制分配每个驱动电机的转速和输出转矩。通过本发明，能够使车辆受到侧向扰动时获得较好的行驶稳定性能，提高煤矿井下车辆运行的安全性，利于推进煤矿采掘自动化。
Description
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铰接车辆转矩分配方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术
人类社会中各方面的智能化水平在科学技术的迅猛发展下不断提高，煤矿运输设备也越来越向着智能化发展，由于煤矿生产环境对使用的生产设备有着特殊的规定，这也就阻碍了地面先进技术及产品在煤矿行业的直接应用。然而随着我国煤炭生产对安全的进一步要求，对矿用车辆控制要求也越来越高。其中车辆防滑驱动控制可以在驾驶员无法采取有效措施消除安全隐患情况下采取强制措施，从而保证车辆、司乘人员及外部人员的安全，是一种集环境感知、规划决策、智能控制等多种功能为一体的智能控制策略，表现出相当大的研究价值，具有广阔的研究前景也是当今车辆控制系统研究的主要方向。
据了解，市场上现有的重型矿用车辆都不存在与之相配套的防滑控制系统，在使用过程中多次出现打滑现象，究其原因还是控制方式的不完善造成的。针对在井下运行的重型多轮驱动电驱车，工作过程中由于路况复杂，很容易导致车辆轮胎出现滑转现象引起车辆侧滑甚至失控，或者车辆因某一只轮胎空转陷入一个无法移动的更大的凹坑，因此有必要研究防滑驱动控制系统解决车辆在运行过程中存在的安全隐患。
发明内容
本发明提供一种多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配方法、装置、计算机设备及存储介质，旨在使车辆受到侧向扰动时获得较好的行驶稳定性能，提高煤矿井下车辆运行的安全性。
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铰接车辆转矩分配方法，包括：
针对驱动工况下的多点独立轮边驱动铰接车辆，将每一驱动轮的滑移率作为车辆转矩分配系统的状态变量，根据驱动轮滑移率与实时运行速度的关系，确定所述车辆转矩分配系统的状态变量表达式，并对所述状态变量表达式进行数据处理；
基于数据处理后的状态变量表达式构建滑模变控制系统作为车辆转矩分配系统，采用改进的指数趋近律对所述车辆转矩分配系统进行优化处理，所述车辆转矩分配系统的输出结果作为对应驱动轮的驱动电机输出转矩；
基于驱动轮数量及位置分布，整合每一驱动轮的驱动电机输出转矩，按照预设比例，分配整车驱动转矩。
其中，在将多点独立轮边驱动铰接车辆的每一驱动轮的滑移率作为车辆转矩分配系统的状态变量的步骤中，多点独立轮边驱动铰接车辆驱动轮的动力学方程表示为公式(1)：
其中，驱动工况中驱动轮纵向驱动力与垂向载荷的关系为：Fx＝μ·Fz；
上述公式中，T为整车驱动转矩，Fx为纵向驱动力，Fz为驱动轮垂直载荷，μ为路面附着系数，J为车轮转动惯量，r为驱动轮滚动半径，ω为驱动轮角速度，M为1/N车辆质量；N为车辆驱动轮数量。
其中，定义滑转率作为车辆转矩分配系统的状态变量，则有：
Vω＝ω*r (3)
其中Vω为驱动轮角速度，V为车辆运行速度；
对所述状态变量表达式进行数据处理的方式是对公式(3)进行求导，得到：
以最优滑转率为分界点，将附着系数与滑转率定义为分段近似线性关系，以最优滑转率为分界点的滑转率与附着系数的不同函数结构为：
其中，K1,K2分别为两段线性纵向附着系数的斜率；λt为最优滑转率；
则状态表达式进一步表示为：
其中，在构建滑模变控制系统作为车辆转矩分配系统的步骤中，基于滑移率设计滑模控制的切换函数，公式表示为：
s(t)＝λ-λt (7)
s(t)为实时滑移率与最优滑移率之间的误差。
其中，采用改进的指数趋近律对所述车辆转矩分配系统进行优化处理的步骤中，改进的指数趋近律公式表示为：
其中，ε>0,k>0；S为系统状态运动点；
采用改进的指数趋近律对所述车辆转矩分配系统进行优化处理后，输出结果如公式(9)所示：
其中，T为驱动轮电机输出转矩。
其中，基于车辆类型，车辆自车头前后驱动轮之间的转矩分配比例为2.5:1；车辆总的驱动转矩为各驱动轮分配的转矩之和。
其中，车辆运行速度的计算通过公式(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，每一驱动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为驱动轮安装的加速度计读数，A为对应驱动轮行进方向加速度，Ψ为坡度；
车辆开始运行后，每一加速度计显示的读数沿爬坡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，获取加速度之后，包括对加速度进行消除零漂分量和降噪滤波的步骤；消除零漂分量的步骤包括：
将煤矿采掘设备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)；
降噪滤波的步骤包括：
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(15)和公式(16)进行：
Δ(n-1)＝Y(n)-Y(n-1)>Δa (15)
m(n-1)＝k0*(1-Δa/Δ(n-1)) (16)
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(15)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铰接车辆转矩分配装置，包括：
系统构建模块，用于针对驱动工况下的多点独立轮边驱动铰接车辆，将每一驱动轮的滑移率作为车辆转矩分配系统的状态变量，根据驱动轮滑移率与实时运行速度的关系，确定所述车辆转矩分配系统的状态变量表达式，并对所述状态变量表达式进行数据处理；
优化处理模块，用于基于数据处理后的状态变量表达式构建滑模变控制系统作为车辆转矩分配系统，采用改进的指数趋近律对所述车辆转矩分配系统进行优化处理，所述车辆转矩分配系统的输出结果作为对应驱动轮的驱动电机输出转矩；
转矩分配模块，用于基于驱动轮数量及位置分布，整合每一驱动轮的驱动电机输出转矩，按照预设比例，分配整车驱动转矩。
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铰接车辆转矩分配方法，以滑模变控制系统结构为基础，建立车辆转矩分配系统，将驱动轮滑移率作为车辆转矩分配系统的状态变量，通过分析整车的滑移率，将载荷的动态分配与矿用车辆控制系统相结合，通过指数趋近率优化构建的出车辆转矩分配系统，依据行车路况需求，精确控制分配每个驱动电机的转速和输出转矩。通过本发明，能够使车辆受到侧向扰动时获得较好的行驶稳定性能，提高煤矿井下车辆运行的安全性，利于推进煤矿采掘自动化。
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铰接车辆转矩分配方法的流程示意图。
图2是本发明提供的一种多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配方法的逻辑示意图。
图3是本发明提供的一种多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配方法中的车辆加速度测量原理示意图。
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分配方法中降噪滤波算法的流程示意图。
图5是本发明提供的一种多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配方法中计算实时速度的逻辑示意图。
图6是本发明提供的一种多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配方法中附着系数与滑转率分段近似线性定义关系示意图。
图7是本发明提供的一种多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配方法中立滑模变控制系统的结构流程示意图。
图8是本发明提供的一种多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配方法中车辆加速踏板关联转矩的示意图。
图9是本发明提供的一种多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配装置的结构示意图。
图10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为本发明实施例所提供的一种多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配方法的流程示意图。该方法包括以下步骤：
步骤101：针对驱动工况下的多点独立轮边驱动铰接车辆，将每一驱动轮的滑移率作为车辆转矩分配系统的状态变量，根据驱动轮滑移率与实时运行速度的关系，确定所述车辆转矩分配系统的状态变量表达式，并对所述状态变量表达式进行数据处理。
本发明的发明目的是为多点独立轮边驱动的铰接车辆进行转矩分配，常见的多点独立轮边驱动的铰接车辆为重型多轮驱动电驱车，因为当前的重型多轮驱动电驱车并不具备与之配套的防滑控制系统，在行驶过程中很容易出现打滑现象，容易造成损失，本发明通过为重型多轮驱动电驱车的每一驱动轮进行转矩分配，使每个车轮都能够充分利用地面附着力，能够有效防止重型多轮驱动电驱车在行驶过程中出现车辆打滑失控。
本发明的数据采集依赖于两个关键传感器和一个PLC主控制器：在车辆主控制箱中安装能同时测量角度和加速度的倾角传感器，在系统通电且车辆未起动时，传感器将滤波后的加速度Y和俯仰角Ψ数据发送给PLC主控制器；受限于其加速度计的原理，在有坡度的路面，加速度计测得的值为水平方向的加速度，需要结合俯仰角的三角函数关系，将其转换为沿路面坡度方向的加速度。
本发明中采用的是加速度传感器，所以得到的原始信号(时域)就为加速度信号，用时域积分，加速度信号积分后得到速度信号，再经过FFT，获得频谱。也即保存下的时域是速度单位，频域也是速度单位，另外由于模拟积分有一定的抑制滑雪坡问题。一般采用梯形公式积分或Simpson积分法，能满足在线运算的要求，其计算量小，形式直观，可以避免由于傅里叶变换引起的截断误差，因此在工程中具有较为广泛的应用，本发明采用时域积分中常用的Simpson积分法。
只考虑多点独立轮边驱动铰接车辆的一个其中驱动轮时，驱动轮的动力学方程表示为公式(1)：
其中，驱动工况中驱动轮纵向驱动力与垂向载荷的关系为：Fx＝μ·Fz；
上述公式中，T为整车驱动转矩，Fx为纵向驱动力，Fz为驱动轮垂直载荷，μ为路面附着系数，J为车轮转动惯量，r为驱动轮滚动半径，ω为驱动轮角速度，M为1/N车辆质量；N为车辆驱动轮数量。
定义滑转率作为车辆转矩分配系统的状态变量，则有：
Vω＝ω*r (3)
其中Vω为驱动轮角速度，V为车辆运行速度；
以下给出实时的车辆运行速度的推导过程：
如图2和图3所示，根据车辆静止状态下，每一驱动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为驱动轮安装的加速度计读数，A为对应驱动轮行进方向加速度，Ψ为坡度；
车辆开始运行后，每一加速度计显示的读数沿爬坡方向的分量与零漂分量的差值即为行进方向的加速度。
此时虽然车辆处于静止状态，但加速度计仍会输出微小的加速度值，即存在零漂。传感器中零漂产生的原因很复杂，要完全避免很困难，而零漂的存在导致对加速度信号的一次积分产生误差，因此需要修正加速度值中包含的零漂分量。
消除零漂分量的步骤包括：
将煤矿采掘设备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)
如图4所示，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(15)和公式(16)进行：
Δ(n-1)＝Y(n)-Y(n-1)>Δa (15)
m(n-1)＝k0*(1-Δa/Δ(n-1)) (16)
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(15)成立时，采用灵敏度优先原则，反之，采用平稳度优先原则。
车辆运行速度的计算通过公式(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。由车辆沿行进方向的加速度a(n)推导实时车辆运行速度的过程如图5所示。
对所述状态变量表达式进行数据处理的方式是对公式(3)进行求导，得到：
如图6所示，以最优滑转率为分界点，将附着系数与滑转率定义为分段近似线性关系，以最优滑转率为分界点的滑转率与附着系数的不同函数结构为：
其中，K1,K2分别为两段线性纵向附着系数的斜率；λt为最优滑转率；
则状态表达式进一步表示为：
步骤102：基于数据处理后的状态变量表达式构建滑模变控制系统作为车辆转矩分配系统，采用改进的指数趋近律对所述车辆转矩分配系统进行优化处理，所述车辆转矩分配系统的输出结果作为对应驱动轮的驱动电机输出转矩。
滑模变控制系统的构建流程如图7所示。在滑模控制的设计中切换函数的设计直接影响整个系统的有效性。选择最优的切换函数能够有效提升滑动模态区域的运动品质。因此为了在驱动过程中滑模控制器能提供最优的驱动性能，以滑转率为基础设计如下切换函数。公式表示为：
s(t)＝λ-λt (7)
为了在系统状态运动点距离切换面较远时，使得状态运动点具有较大的趋向速度，提升控制系统的动态响应。当状态运动点趋近切换面时，使其具有较小的趋向速度，则系统产生的抖振变小。
在保证控制系统有一定的趋近速度的同时希望控制系统具有较小的抖振，本发明采用改进的指数趋近律：
其中，ε>0,k>0；S为系统状态运动点；
采用改进的指数趋近律对所述车辆转矩分配系统进行优化处理后，输出结果如公式(9)所示：
其中，T为驱动轮电机输出转矩。
步骤103：基于驱动轮数量及位置分布，整合每一驱动轮的驱动电机输出转矩，按照预设比例，分配整车驱动转矩。
基于车辆类型，车辆自车头前后驱动轮之间的转矩分配比例为2.5:1；车辆总的驱动转矩为各驱动轮分配的转矩之和。
以四轮车为例，车辆总的驱动转矩为：
Td＝2T+2T+0.8T+0.8T＝5.6T
在本发明其他实施例中，考虑到车辆驾驶的舒适性，以及驾驶员的操作习惯，将茶凉加速踏板与转矩分配进行关联。具体如图8所示，途中横坐标对应加速踏板下落的角度百分比，纵坐标为转矩分配的千分比。因此，当加速踏板下落的百分比为100％时，对应整车转矩输出为上述公式中的Td。
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铰接车辆转矩分配装置，如图9所示，包括：
系统构建模块310，用于驱动工况下，将多点独立轮边驱动铰接车辆的每一驱动轮的滑移率作为车辆转矩分配系统的状态变量，根据驱动轮滑移率与实时运行速度的关系，确定所述车辆转矩分配系统的状态变量表达式，并对所述状态变量表达式进行数据处理；
优化处理模块320，用于基于数据处理后的状态变量表达式构建滑模变控制系统作为车辆转矩分配系统，采用改进的指数趋近律对所述车辆转矩分配系统进行优化处理，所述车辆转矩分配系统的输出结果作为对应驱动轮的驱动电机输出转矩；
转矩分配模块330，用于基于驱动轮数量及位置分布，整合每一驱动轮的驱动电机输出转矩，按照预设比例，分配整车驱动转矩。
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多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配。
如图10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，上述指令可由煤矿采掘设备行走速度估算装置的处理器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。
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多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配。
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 (9)
1.一种多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配方法，其特征在于，包括：
针对驱动工况下的多点独立轮边驱动铰接车辆，将每一驱动轮的滑移率作为车辆转矩分配系统的状态变量，根据驱动轮滑移率与实时运行速度的关系，确定所述车辆转矩分配系统的状态变量表达式，并对所述状态变量表达式进行数据处理；
基于数据处理后的状态变量表达式构建滑模变控制系统作为车辆转矩分配系统，采用改进的指数趋近律对所述车辆转矩分配系统进行优化处理，所述车辆转矩分配系统的输出结果作为对应驱动轮的驱动电机输出转矩；
基于驱动轮数量及位置分布，整合每一驱动轮的驱动电机输出转矩，按照预设比例，分配整车驱动转矩；
在将多点独立轮边驱动铰接车辆的每一驱动轮的滑移率作为车辆转矩分配系统的状态变量的步骤中，多点独立轮边驱动铰接车辆驱动轮的动力学方程表示为公式（1）：
（1）
其中，，V为车辆运行速度；驱动工况中驱动轮纵向驱动力与垂向载荷的关系为：/>；
上述公式中，为整车驱动转矩，/>为纵向驱动力，/>为驱动轮垂直载荷，/>为路面附着系数，/>为车轮转动惯量，/>为驱动轮滚动半径，/>为驱动轮角速度，/>为1/N车辆质量；N为车辆驱动轮数量；
车辆运行速度的计算通过公式（10）表示：
（10）
其中，n为采样周期，n=0,1,…，n-1；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；
获取加速度之后，包括对加速度进行消除零漂分量和降噪滤波的步骤；其中，消除零漂分量的步骤包括：
将煤矿采掘设备静止时车轮的加速度的算术平均值A´作为所述零漂分量，公式表示为：
（12）
得到行进方向的加速度为：
a(n)=A(n)-A´（13）
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（15）和公式（16）进行：
Δ(n-1)=Y(n)-Y(n-1)>Δa （15）
m(n-1)=k0*(1-Δa/Δ(n-1))（16）
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（15）成立时，采用灵敏度优先原则，反之，采用平稳度优先原则。
2.根据权利要求1所述的多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配方法，其特征在于，定义滑转率作为车辆转矩分配系统的状态变量，则有：
（2）
（3）
其中，为车辆运行速度；
对所述状态变量表达式进行数据处理的方式是对公式（3）进行求导，得到：
（4）
以最优滑转率为分界点，将附着系数与滑转率定义为分段近似线性关系，以最优滑转率为分界点的滑转率与附着系数的不同函数结构为：
（5）
其中，,/>分别为两段线性纵向附着系数的斜率；/>为最优滑转率；
则状态表达式进一步表示为：
（6）。
3.根据权利要求1所述的多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配方法，其特征在于，在构建滑模变控制系统作为车辆转矩分配系统的步骤中，基于滑移率设计滑模控制的切换函数，公式表示为：
（7）
为实时滑移率与最优滑移率之间的误差。
4.根据权利要求3所述的多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配方法，其特征在于，采用改进的指数趋近律对所述车辆转矩分配系统进行优化处理的步骤中，改进的指数趋近律公式表示为：
（8）
其中，；S为系统状态运动点；
采用改进的指数趋近律对所述车辆转矩分配系统进行优化处理后，输出结果如公式（9）所示：
（9）
其中，T为驱动轮电机输出转矩。
5.根据权利要求4所述的多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配方法，其特征在于，基于车辆类型，车辆自车头前后驱动轮之间的转矩分配比例为2.5:1；车辆总的驱动转矩为各驱动轮分配的转矩之和。
6.根据权利要求1所述的多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配方法，其特征在于，获取车辆沿行进方向的加速度的步骤包括：
根据车辆静止状态下，每一驱动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为驱动轮安装的加速度计读数，A为对应驱动轮行进方向加速度，Ψ为坡度；
车辆开始运行后，每一加速度计显示的读数沿爬坡方向的分量与零漂分量的差值即为行进方向的加速度。
7.一种多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配装置，其特征在于，包括：
系统构建模块，用于针对驱动工况下的多点独立轮边驱动铰接车辆，将每一驱动轮的滑移率作为车辆转矩分配系统的状态变量，根据驱动轮滑移率与实时运行速度的关系，确定所述车辆转矩分配系统的状态变量表达式，并对所述状态变量表达式进行数据处理；
优化处理模块，用于基于数据处理后的状态变量表达式构建滑模变控制系统作为车辆转矩分配系统，采用改进的指数趋近律对所述车辆转矩分配系统进行优化处理，所述车辆转矩分配系统的输出结果作为对应驱动轮的驱动电机输出转矩；
转矩分配模块，用于基于驱动轮数量及位置分布，整合每一驱动轮的驱动电机输出转矩，按照预设比例，分配整车驱动转矩；
在将多点独立轮边驱动铰接车辆的每一驱动轮的滑移率作为车辆转矩分配系统的状态变量的步骤中，多点独立轮边驱动铰接车辆驱动轮的动力学方程表示为公式（1）：
（1）
其中，，V为车辆运行速度；驱动工况中驱动轮纵向驱动力与垂向载荷的关系为：/>；
上述公式中，为整车驱动转矩，/>为纵向驱动力，/>为驱动轮垂直载荷，/>为路面附着系数，/>为车轮转动惯量，/>为驱动轮滚动半径，/>为驱动轮角速度，/>为1/N车辆质量；N为车辆驱动轮数量；
车辆运行速度的计算通过公式（10）表示：
（10）
其中，n为采样周期，n=0,1,…，n-1；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；
获取加速度之后，包括对加速度进行消除零漂分量和降噪滤波的步骤；其中，消除零漂分量的步骤包括：
将煤矿采掘设备静止时车轮的加速度的算术平均值A´作为所述零漂分量，公式表示为：
（12）
得到行进方向的加速度为：
a(n)=A(n)-A´（13）
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（15）和公式（16）进行：
Δ(n-1)=Y(n)-Y(n-1)>Δa （15）
m(n-1)=k0*(1-Δa/Δ(n-1))（16）
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（15）成立时，采用灵敏度优先原则，反之，采用平稳度优先原则。
8.一种计算机设备，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1-6中任一所述的方法。
9.一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1-6中任一所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111406610.8A CN114312346B (zh) | 2021-11-24 | 2021-11-24 | 多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配方法及设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111406610.8A CN114312346B (zh) | 2021-11-24 | 2021-11-24 | 多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配方法及设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114312346A CN114312346A (zh) | 2022-04-12 |
| CN114312346B true CN114312346B (zh) | 2024-05-07 |
Family
ID=81047661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111406610.8A Active CN114312346B (zh) | 2021-11-24 | 2021-11-24 | 多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配方法及设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114312346B (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005059851A (ja) * | 1999-10-08 | 2005-03-10 | Toyota Motor Corp | ４輪駆動車の制御装置 |
| JP2012175904A (ja) * | 2012-02-01 | 2012-09-10 | Pioneer Electronic Corp | トルク配分装置およびトルク配分方法 |
| JP2012228163A (ja) * | 2012-02-15 | 2012-11-15 | Pioneer Electronic Corp | トルク配分装置およびトルク配分方法 |
| CN104175902A (zh) * | 2014-07-25 | 2014-12-03 | 南京航空航天大学 | 电动轮汽车轮毂电机转矩分配系统的转矩分配控制方法 |
| CN109747434A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-05-14 | 浙江科技学院 | 分布式驱动电动汽车转矩矢量分配控制方法 |
| CN110103963A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-08-09 | 同济大学 | 考虑操纵性与车轮稳定性协调的转矩分配控制系统及方法 |
| CN110422053A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-11-08 | 吉林大学 | 四轮轮毂电机驱动电动汽车节能控制方法 |
| CN110884363A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-03-17 | 吉林大学 | 一种应用于汽车电驱动桥的驱动防滑控制方法 |
| CN111845708A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-10-30 | 武汉理工大学 | 一种越野车辆纵向驱动力协调控制方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102717786B (zh) * | 2012-06-11 | 2015-01-14 | 上海三一重机有限公司 | 一种电驱动矿车路面自适应防滑防抱死的控制方法 |
| WO2019218098A1 (zh) * | 2018-05-14 | 2019-11-21 | Lu Shan | 汽车爆胎安全稳定控制方法 |
-
2021
- 2021-11-24 CN CN202111406610.8A patent/CN114312346B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005059851A (ja) * | 1999-10-08 | 2005-03-10 | Toyota Motor Corp | ４輪駆動車の制御装置 |
| JP2012175904A (ja) * | 2012-02-01 | 2012-09-10 | Pioneer Electronic Corp | トルク配分装置およびトルク配分方法 |
| JP2012228163A (ja) * | 2012-02-15 | 2012-11-15 | Pioneer Electronic Corp | トルク配分装置およびトルク配分方法 |
| CN104175902A (zh) * | 2014-07-25 | 2014-12-03 | 南京航空航天大学 | 电动轮汽车轮毂电机转矩分配系统的转矩分配控制方法 |
| CN109747434A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-05-14 | 浙江科技学院 | 分布式驱动电动汽车转矩矢量分配控制方法 |
| CN110103963A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-08-09 | 同济大学 | 考虑操纵性与车轮稳定性协调的转矩分配控制系统及方法 |
| CN110422053A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-11-08 | 吉林大学 | 四轮轮毂电机驱动电动汽车节能控制方法 |
| CN110884363A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-03-17 | 吉林大学 | 一种应用于汽车电驱动桥的驱动防滑控制方法 |
| CN111845708A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-10-30 | 武汉理工大学 | 一种越野车辆纵向驱动力协调控制方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 基于转矩协调分配的分布式驱动电动汽车稳定性控制;张细政;郑亮;;中国机械工程(第15期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114312346A (zh) | 2022-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104755339B (zh) | 用于控制车辆速度的系统和方法 | |
| EP2885176B1 (en) | Speed control system and method of operating the same | |
| EP0630786B1 (de) | Verfahren und Schaltungsanordnung zum Ermitteln des Reibwerts | |
| JP3150893B2 (ja) | タイヤ識別方法および装置 | |
| CN104742888B (zh) | 全驱车辆参考车速实时检测方法 | |
| US20110015906A1 (en) | Method and device for determining a coefficient of friction | |
| JP2016537259A (ja) | タイヤの分類 | |
| US9545926B2 (en) | Vehicle control system and method for switching between powertrain control functions | |
| CN104260725A (zh) | 一种含有驾驶员模型的智能驾驶系统 | |
| EP3309024A1 (en) | Method and system for determining friction between the ground and a tire of a vehicle | |
| US10399566B2 (en) | Speed control system and method for operating the same | |
| CN104527644A (zh) | 一种自适应巡航系统及方法 | |
| CN103648880A (zh) | 车辆控制系统和用于控制车辆的方法 | |
| CN101655504A (zh) | 一种机动车辆自适应巡航系统的车速估计方法 | |
| CN105691403A (zh) | 四轮全驱电动汽车路面附着系数估计方法 | |
| CN109080608B (zh) | 一种无人驾驶车辆在雨雪湿滑路面紧急制动时的制动力控制方法 | |
| JP2009055703A (ja) | 路面の摩擦係数推定装置 | |
| CN106114287A (zh) | 一种电动汽车防滑控制系统及控制方法 | |
| EP3894289A1 (en) | Tire stiffness estimation and road friction estimation | |
| CN204452443U (zh) | 一种自适应巡航系统 | |
| JP2010500950A (ja) | 車両の駆動車輪の改善された横すべり防止装置、およびその実施方法 | |
| US9657833B2 (en) | System and method for selecting a driveline gear ratio | |
| CN114312346B (zh) | 多点独立轮边驱动铰接车辆转矩分配方法及设备 | |
| JPH06138018A (ja) | 路面状況計測装置 | |
| EP4122782A1 (en) | Method for controlling braking and/or traction of a vehicle |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |