CN114312749A - 多点独立轮边驱动矿用车辆防滑横摆转矩控制方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种多点独立轮边驱动矿用车辆防滑横摆转矩控制方法及设备，该方法根据电动车辆的动力学模型建立车辆二自由度模型，根据二自由度模型得到横摆角速度与质心侧偏角的理想值范围，利用车轮驱动转矩和转速在内的车轮动力学参数来表达车轮与路面之间的附着特性，采用滑模控制来追踪车辆理想质心侧偏角与横摆角速度区间，得到车辆所需要的横摆力矩。通过本发明，能够抑制车辆过渡/不足转向的趋势，使得极限工况下车辆的操纵稳定性得到提高。

Description

多点独立轮边驱动矿用车辆防滑横摆转矩控制方法及设备

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矿用车辆防滑横摆转矩控制方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术

近几年，我国社会经济在迅速发展，科技在日益进步。在我国煤矿行业中煤矿和矿工从采区到工作面上都需要使用胶轮车，但是以往的胶轮车由于设施和零件比较落后，已无法适应当前我国煤矿生产的需求。在这种情况下，人们积极研发新型的胶轮车，便出现了无轨胶轮车。在我国煤矿中使用无轨胶轮车，不仅影响矿井辅助运输的设备，而且影响矿井辅助运输的设备配套。就整体来看，研究我国煤矿无轨胶轮车的现状及发展方向具有现实意义。就现阶段来讲，无轨胶轮车广泛应用在大中型的煤矿中，将副井井筒作为斜井，将辅助运输大巷道设置在煤层中，一般巷道的坡度都是相当小的，该类型的煤矿应用无轨胶轮车，具有显著的效果，不管是材料还是人员，都可以从多个巷道直接到达采掘工作面。由于国外主要企业矿用车相关技术的封锁，我国矿用车汽车仍与国外企业有着较大的差距，就技术趋势而言，我国矿用车技术的发展趋势将会呈现出电动化、安全化、排气处理技术优先化、无人化、智能化、大型化、人性化。

采矿行业中，无论是对材料、人以及无聊的运输一直是整个过程中非常危险的工作，尤其是在人车交互的过程中一直是事故伤亡高发段，所以为了降低事故伤亡，矿方对少人甚至无人化作业的需求在不断增长。防滑控制作为智能无人车控制方法的基础组成部分，在整个车辆控制中的重要程度不言而喻。无论是有人、少人或者无人的车辆运行中，都离不开车辆频繁的启停、刹车以及转弯，在此类过程中车辆运行的稳定性尤为重要，矿用多点独立轮边驱动矿用车辆分别将驱动电机安装到车辆车轮上，可以对前后驱动轮进行独立的控制，并且直接给车轮提供驱动转矩，在一定程度上简化了车辆的布置结构，传动效率较传统车辆有很大幅度的提升，在煤矿生产运输中具有非常好的发展前景。但是煤矿巷道环境复杂纵横交错，在行驶过程中需要不停的进行转弯加减速等操作，为了保证在上诉情况下车辆安全稳定的行驶，需要对驱动转矩进行一个合理的分配。

发明内容

本发明提供一种多点独立轮边驱动矿用车辆防滑横摆转矩控制方法、装置、计算机设备及存储介质，旨在提高极限工况下车辆的操纵稳定性。

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矿用车辆防滑横摆转矩控制方法，包括：

根据多点独立轮边驱动矿用车辆的动力学模型,建立对应车辆二自由度模型；

根据所述二自由度模型确定车辆安全行驶时横摆角速度与质心侧偏角的理想值范围；

利用所述动力学模型的车轮动力学参数确定驱动轮与路面之间的附着特性，通过滑模控制追踪质心侧偏角与横摆角速度的理想值范围，确定最佳车辆质心侧偏角与横摆角速度，并根据最佳车辆质心侧偏角与横摆角速度确定车辆横摆力矩。

其中，在根据所述二自由度模型确定车辆安全行驶时横摆角速度的理想值范围的步骤中，包括：

在车辆转向过程中，取车辆在两个不同运动状态下对应的车速，基于对应车速时的车轮位置建立车轮坐标系，将两个不同运动状态下对应的车速在车轮坐标系内进行分解；

基于两个不同运动状态下对应的车速在车轮坐标系内的分解值，确定车辆沿车轮坐标系的X轴和Y轴方向的速度变化；

根据车辆沿车轮坐标系的X轴和Y轴方向的速度变化，确定车辆质心加速度在车轮坐标系的X轴和Y轴方向的分量与车辆横摆角速度之间的关系。

其中，车辆在两种不同运动状态t和t+Δt，对应车速为v和v+Δv，将车辆速度v在轮胎坐标系oxy坐标系中进行分解，在oy轴上的分量为p在ox轴上的分量为q，则沿着ox轴速度变化为：

(q+Δq)cosΔθ-q-(p+Δp)sinΔθ＝Δq-pΔθ (1)

到车辆质心加速度在ox轴和oy轴上的分量为：

a_x＝q′-pω (2)

a_y＝p′+qω (3)

其中ω为车辆横摆角速度。

其中，基于二自由度模型，确定车辆在y轴方向的合力和横摆力矩，分别表示为：

F_y＝F_y1cosα+F_y2 (4)

M＝aF_y1cosα-bF_y2 (5)

其中，F_y1和F_y2为车轮与地面之间的侧偏力，α为车前轮转角，a为前轴到质心的距离，b为后轴到质心的距离；

车辆运行时，公式(4)和公式(5)改写为：

F_y＝t₁β₁+t₂β₂ (6)

M＝at₁β₁-bt₂β₂ (7)

其中，β₁，β₂为前后轮侧偏角；t₁、t₂为前后轮侧偏刚度；

则有：

m(p′+qω)＝F_y1+F_y2 (8)

车辆的质心侧偏角为η，q₁与ox的夹角为ξ：

求解前后轮的侧偏角为：

可得：

公式(6)和公式(7)表示为：

其中，为保证车辆转向行驶安全，侧向加速度与横摆角加速度设定为0，公式(14)和公式(15)表示为：

通过计算，质心侧偏角的最佳取值为0，横摆角速度通过公式(17)表示：

其中，在通过滑模控制追踪质心侧偏角与横摆角速度的理想值范围的步骤中，包括：

构建滑模控制系统，建立的滑模面公式表示为：

s＝(ω′-ω)+k(η′-η) (18)

其中，k为常数，s为滑模面上的运动点；

对s取微分且系统到达滑模面之后有s＝0：

则车辆横向运动通过公式表示为：

其中，B为前轮之间间距；

将公式(18)和(19)代入公式(20)，得到：

代入滑模面公式后，表示为：

理想状态下车辆横摆力矩为：

将公式(9)和公式(17)代入公式(23)，得到：

其中，趋近律满足滑模控制的到达条件时，

设滑模控制输出的横摆力矩为：

M＝M_eq+M_z (25)

其中M_eq为线性部分，即不受外力时产生的横摆力矩，M_z为非线性部分，即受到外部干扰时产生的横摆力矩；

采用指数趋近律，得到滑模控制系统的切换控制函数，表示为：

u＝-I(k(ω′-ω)+ξ(η′-η))+ξ′sgn(k(ω′-ω)+ξ(η′-η)) (26)

得到车辆转向时需要的理想横摆力矩M为：

本发明的第二个目的在于提出一种多点独立轮边驱动矿用车辆防滑横摆转矩控制装置，包括：

模型构建模块，用于根据多点独立轮边驱动矿用车辆的动力学模型,建立对应车辆二自由度模型；

理想值计算模块，用于根据所述二自由度模型确定车辆安全行驶时横摆角速度与质心侧偏角的理想值范围；

控制模块，用于利用所述动力学模型的车轮动力学参数确定驱动轮与路面之间的附着特性，通过滑模控制追踪质心侧偏角与横摆角速度的理想值范围，确定最佳车辆质心侧偏角与横摆角速度，并根据最佳车辆质心侧偏角与横摆角速度确定车辆横摆力矩。

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矿用车辆防滑横摆转矩控制方法，根据电动车辆的动力学模型建立车辆二自由度模型，根据二自由度模型得到横摆角速度与质心侧偏角的理想值范围，利用车轮驱动转矩和转速在内的车轮动力学参数来表达车轮与路面之间的附着特性，采用滑模控制来追踪车辆理想质心侧偏角与横摆角速度区间，得到车辆所需要的横摆力矩。通过本发明，能够抑制车辆过渡/不足转向的趋势，使得极限工况下车辆的操纵稳定性得到提高。

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矿用车辆防滑横摆转矩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矿用车辆防滑横摆转矩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矿用车辆防滑横摆转矩控制方法中的车辆简化模型示意图。

图4是本发明提供的一种多点独立轮边驱动矿用车辆防滑横摆转矩控制方法中车辆运动坐标系示意图。

图5是本发明提供的一种多点独立轮边驱动矿用车辆防滑横摆转矩控制方法中二自由度模型的示意图。

图6是本发明提供的一种多点独立轮边驱动矿用车辆防滑横摆转矩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矿用车辆防滑横摆转矩控制方法的流程和逻辑示意图。该方法包括以下步骤：

步骤101：根据多点独立轮边驱动矿用车辆的动力学模型,建立对应车辆二自由度模型。

由于巷道复杂且纵横交错的道路环境，矿用车辆在煤矿巷道行驶会多次处于转向状态容易造成侧滑引发事故，而合理的利用路面附着系数与车轮滑移率的关系计算出合适的输出横摆力矩，可达到抑制车辆过渡/不足转向的趋势的目的，使得极限工况下车辆的操纵稳定性得到提高。

常用的车辆动力学模型有2、3、5、7等自由度，其中二自由度模型虽然最为简单，但是把车辆质心位置、轮胎侧偏特性等影响车辆侧向运动的关键参数进行了定量的描述，是研究汽车操稳特性的基础。二自由度模型忽略了悬架的作用，整车简化为两轮，认为轮胎侧偏特性为线性，并且忽略纵向的驱动或阻力，认为纵向车速不变，车辆两个前轮转向角度相同且忽略车辆转向系的影响。其模型示意图如图3所示。如图所示，l为前后轴的距离，a为前轴到质心的距离，b为后轴到质心的距离。

根据二自由度模型确定车辆安全行驶时横摆角速度的理想值范围包括步骤：

步骤201：在车辆转向过程中，取车辆在两个不同运动状态下对应的车速，基于对应车速时的车轮位置建立车轮坐标系，将两个不同运动状态下对应的车速在车轮坐标系内进行分解。

图4所示为本发明提供的一种多点独立轮边驱动矿用车辆防滑横摆转矩控制方法中车辆运动坐标系。图中有车辆的两种运动状态t与t+Δt，分别对应车速v与v+Δv，将车辆速度v在轮胎坐标系oxy坐标系中进行分解，在oy轴上的分量为p在ox轴上的分量为q。

步骤202：基于两个不同运动状态下对应的车速在车轮坐标系内的分解值，确定车辆沿车轮坐标系的X轴和Y轴方向的速度变化。

在车辆转向行驶时对Δt取极小的值，可见在这个时间段质心在速度与方向方面都发生了变化，可以得到车辆在沿着ox轴速度变化，又因为Δt的取值非常小所以行驶车辆质心角度变化也极小，故沿着ox轴速度变化为：

(q+Δq)cosΔθ-q-(p+Δp)sinΔθ＝Δq-pΔθ (1)

步骤203：根据车辆沿车轮坐标系的X轴和Y轴方向的速度变化，确定车辆质心加速度在车轮坐标系的X轴和Y轴方向的分量与车辆横摆角速度之间的关系。

到车辆质心加速度在ox轴和oy轴上的分量为：

a_x＝q′-pω (2)

a_y＝p′+qω (3)

其中ω为车辆横摆角速度。

步骤102：根据所述二自由度模型确定车辆安全行驶时横摆角速度与质心侧偏角的理想值范围。

图5所示为对二自由度模型的分析：

图中车辆处于转向状态，i为车辆的质心，i′为车辆转向圆心，β₁，β₂为前后轮侧偏角，q₁，q₂为车辆前后轴中点的速度。基于二自由度模型，确定车辆在y轴方向的合力和横摆力矩，分别表示为：

F_y＝F_y1cosα+F_y2 (4)

M＝aF_y1cosα-bF_y2 (5)

其中，F_y1和F_y2为车轮与地面之间的侧偏力，α为车前轮转角；

车辆运行时前轮转角很小，因此可将公式(4)和公式(5)改写为：

F_y＝t₁β₁+t₂β₂ (6)

M＝at₁β₁-bt₂β₂ (7)

其中，β₁，β₂为前后轮侧偏角；t₁、t₂为前后轮侧偏刚度；

则有：

m(p′+qω)＝F_y1+F_y2 (8)

车辆的质心侧偏角为η，q₁与ox的夹角为ξ：

求解前后轮的侧偏角为：

可得：

公式(6)和公式(7)表示为：

为了保证车辆在转向时行驶在安全的状态下不发生侧翻，车辆的质心侧偏角最好保持在0，横摆角速度也应该为一个固定值。在这种情况下车辆的侧向加速度与横摆角加速度都为0，据此，带入到式(14)(15)中有：

通过计算，质心侧偏角的最佳取值为0，横摆角速度通过公式(17)表示：

步骤103：利用所述动力学模型的车轮动力学参数确定驱动轮与路面之间的附着特性，通过滑模控制追踪质心侧偏角与横摆角速度的理想值范围，确定最佳车辆质心侧偏角与横摆角速度，并根据最佳车辆质心侧偏角与横摆角速度确定车辆横摆力矩。

车辆在行驶的过程中的稳定性主要是靠横向与侧向的运动状态，若车辆有横向运动，就会产生横向侧偏角，而横摆角速度越小，横向运动就会越慢，侧翻的概率也会变小；当车辆的运动方向偏离了原本的行驶方向，相应的会产生质心侧偏角，同样质心侧偏角也不应该过大，否则会影响车辆的正常行驶从而引发事故。根据以上分析，如图2所示采用滑模变结构控制器来追踪理想的横摆角速度与质心侧偏角，将车轮转角与车轮纵向分速度输入控制系统；再将理想的横摆角速度与实际的横摆角速度的差值和理想的质心侧偏角与实际的质心侧偏角的差值输入滑模控制器，输出的是车辆正常行驶所需要的横摆力矩M，由以上分析，可以建立的滑模面为：

s＝(ω′-ω)+k(η′-η) (18)

其中，k为常数，s为滑模面上的运动点；

对s取微分且系统到达滑模面之后有s＝0：

则车辆横向运动通过公式表示为：

其中，B为前轮之间间距；

将公式(18)和(19)代入公式(20)，得到：

代入滑模面公式后，表示为：

理想状态下车辆横摆力矩为：

将公式(9)和公式(17)代入公式(23)，得到：

要使趋近律满足滑模控制的到达条件就需要

故可以设滑模控制输出的横摆力矩为：

M＝M_eq+M_z (25)

其中M_eq为线性部分，即不受外力时产生的横摆力矩，M_z为非线性部分，即受到外部干扰时产生的横摆力矩；

指数趋近律削弱抖振的应用，主要是选择较小的ε和较大的k，使得设计的控制系统状态运动点在远离切换面时趋近速度较大，趋近切换面时趋近速度较小。因此在利用指数趋近律设计控制系统时，主要是在设计较大k的同时较小参数ε。故采用指数趋近律，故有：

可以得到切换控制函数有：

u＝-I(k(ω′-ω)+ξ(η′-η))+ξ′sgn(k(ω′-ω)+ξ(η′-η)) (26)

得到车辆转向时需要的理想横摆力矩M为：

基于此，本发明可利用路面附着系数与车轮滑移率的关系计算出合适的输出横摆力矩。

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矿用车辆防滑横摆转矩控制装置，如图6所示，包括：

模型构建模块310，用于根据多点独立轮边驱动矿用车辆的动力学模型,建立对应车辆二自由度模型；

理想值计算模块320，用于根据所述二自由度模型确定车辆安全行驶时横摆角速度与质心侧偏角的理想值范围；

控制模块330，用于利用所述动力学模型的车轮动力学参数确定驱动轮与路面之间的附着特性，通过滑模控制追踪质心侧偏角与横摆角速度的理想值范围，确定最佳车辆质心侧偏角与横摆角速度，并根据最佳车辆质心侧偏角与横摆角速度确定车辆横摆力矩。

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防滑横摆转矩控制。

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防滑横摆转矩控制。

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 (10)

1.一种多点独立轮边驱动矿用车辆防滑横摆转矩控制方法，其特征在于，包括：

根据多点独立轮边驱动矿用车辆的动力学模型,建立对应车辆二自由度模型；

根据所述二自由度模型确定车辆安全行驶时横摆角速度与质心侧偏角的理想值范围；

利用所述动力学模型的车轮动力学参数确定驱动轮与路面之间的附着特性，通过滑模控制追踪质心侧偏角与横摆角速度的理想值范围，确定最佳车辆质心侧偏角与横摆角速度，并根据最佳车辆质心侧偏角与横摆角速度确定车辆横摆力矩。

2.根据权利要求1所述的多点独立轮边驱动矿用车辆防滑横摆转矩控制方法，其特征在于，在根据所述二自由度模型确定车辆安全行驶时横摆角速度的理想值范围的步骤中，包括：

在车辆转向过程中，取车辆在两个不同运动状态下对应的车速，基于对应车速时的车轮位置建立车轮坐标系，将两个不同运动状态下对应的车速在车轮坐标系内进行分解；

基于两个不同运动状态下对应的车速在车轮坐标系内的分解值，确定车辆沿车轮坐标系的X轴和Y轴方向的速度变化；

根据车辆沿车轮坐标系的X轴和Y轴方向的速度变化，确定车辆质心加速度在车轮坐标系的X轴和Y轴方向的分量与车辆横摆角速度之间的关系。

3.根据权利要求2所述的多点独立轮边驱动矿用车辆防滑横摆转矩控制方法，其特征在于，车辆在两种不同运动状态t和t+Δt，对应车速为v和v+Δv，将车辆速度v在轮胎坐标系oxy坐标系中进行分解，在oy轴上的分量为p在ox轴上的分量为q，则沿着ox轴速度变化为：

(q+Δq)cosΔθ-q-(p+Δp)sinΔθ＝Δq-pΔθ (1)

到车辆质心加速度在ox轴和oy轴上的分量为：

a_x＝q′-pω (2)

a_y＝p′+qω (3)

其中ω为车辆横摆角速度。

4.根据权利要求1所述的多点独立轮边驱动矿用车辆防滑横摆转矩控制方法，其特征在于，基于二自由度模型，确定车辆在y轴方向的合力和横摆力矩，分别表示为：

F_y＝F_y1cosα+F_y2 (4)

M＝aF_y1cosα-bF_y2 (5)

其中，F_y1和F_y2为车轮与地面之间的侧偏力，α为车前轮转角，a为前轴到质心的距离，b为后轴到质心的距离；

车辆运行时，公式(4)和公式(5)改写为：

F_y＝t₁β₁+t₂β₂ (6)

M＝at₁β₁-bt₂β₂ (7)

其中，β₁，β₂为前后轮侧偏角；t₁、t₂为前后轮侧偏刚度；

则有：

m(p′+qω)＝F_y1+F_y2 (8)

车辆的质心侧偏角为η，q₁与ox的夹角为ξ：

求解前后轮的侧偏角为：

可得：

公式(6)和公式(7)表示为：

5.根据权利要求4所述的多点独立轮边驱动矿用车辆防滑横摆转矩控制方法，其特征在于，为保证车辆转向行驶安全，侧向加速度与横摆角加速度设定为0，公式(14)和公式(15)表示为：

通过计算，质心侧偏角的最佳取值为0，横摆角速度通过公式(17)表示：

6.根据权利要求5所述的多点独立轮边驱动矿用车辆防滑横摆转矩控制方法，其特征在于，在通过滑模控制追踪质心侧偏角与横摆角速度的理想值范围的步骤中，包括：

构建滑模控制系统，建立的滑模面公式表示为：

s＝(ω′-ω)+k(η′-η) (18)

其中，k为常数，s为滑模面上的运动点；

对s取微分且系统到达滑模面之后有s＝0：

则车辆横向运动通过公式表示为：

其中，B为前轮之间间距；

将公式(18)和(19)代入公式(20)，得到：

代入滑模面公式后，表示为：

理想状态下车辆横摆力矩为：

将公式(9)和公式(17)代入公式(23)，得到：

7.根据权利要求6所述的多点独立轮边驱动矿用车辆防滑横摆转矩控制方法，其特征在于，趋近律满足滑模控制的到达条件时，

设滑模控制输出的横摆力矩为：

M＝M_eq+M_z (25)

其中M_eq为线性部分，即不受外力时产生的横摆力矩，M_z为非线性部分，即受到外部干扰时产生的横摆力矩；

采用指数趋近律，得到滑模控制系统的切换控制函数，表示为：

u＝-I(k(ω′-ω)+ξ(η′-η))+ξ′sgn(k(ω′-ω)+ξ(η′-η)) (26)

得到车辆转向时需要的理想横摆力矩M为：

8.一种多点独立轮边驱动矿用车辆防滑横摆转矩控制装置，其特征在于，包括：

模型构建模块，用于根据多点独立轮边驱动矿用车辆的动力学模型,建立对应车辆二自由度模型；

理想值计算模块，用于根据所述二自由度模型确定车辆安全行驶时横摆角速度与质心侧偏角的理想值范围；

控制模块，用于利用所述动力学模型的车轮动力学参数确定驱动轮与路面之间的附着特性，通过滑模控制追踪质心侧偏角与横摆角速度的理想值范围，确定最佳车辆质心侧偏角与横摆角速度，并根据最佳车辆质心侧偏角与横摆角速度确定车辆横摆力矩。

9.一种计算机设备，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1-7中任一所述的方法。

10.一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1-7中任一所述的方法。

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