CN117549705A - 一种分布式车高调节方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的分布式车高调节方法及系统，应用于包含4个轮毂电机驱动轮的汽车上；方法包括：获取底盘的侧倾角和俯仰角，计算四轮负载转矩；根据四轮负载转矩及其变化率确定每个轮毂电机驱动轮的电枢电压，以得到第一电枢电压，根据第一电枢电压调节对应底盘支架高度；获取每个轮毂电机驱动轮以及与相邻轮毂电机驱动轮中底盘支架高度与目标调节高度的高度差；根据高度差确定每个轮毂电机驱动轮的电枢电压，以得到第二电枢电压，根据第二电枢电压调节对应底盘支架高度。该方法在调节车高时，考虑了车身俯仰与侧倾动态约束、以及相邻轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度信息，使得在车高调节过程中能够较好地维持车身姿态，并提升了车高调节的稳定速度。

Description

一种分布式车高调节方法及系统

技术领域

本发明属于自动驾驶技术领域，具体涉及一种分布式车高调节方法及系统。

背景技术

根据车辆运行的不同工况主动调节车身高度，能够提升车辆的行驶平顺性、操纵稳定性、可通过性以及驾驶智能性，具有重要的实用价值和技术先进性。例如，高速行驶时降低车身有助于减少空气阻力和增强抓地能力，低速行驶时调高车身能提升对坑洼路面的通过性，驻车时降低车身便于乘坐等。

目前，车高调节系统普遍采用电控悬架系统，现有的电控悬架系统由空气弹簧与液压减震器构成，其中空气弹簧作为弹性元件，液压减震器作为阻尼原件。电控悬架系统的原理是将高度传感器量测信号等传输给电子控制单元，经过控制计算处理后发送控制信息给电磁阀，以控制空气弹簧的进排气或液压减振器，通过调节底盘四角的高度实现车身高度的改变。这种电控悬架系统存在以下问题：

1)电控悬架系统由于内部结构复杂度高、设备体积大、密封性要求高、维护成本高等原因导致价格昂贵，限制了电控悬架系统的普及。例如，具备车身调高功能的电控悬架系统价格一般在3万元至10万元之间，因而仅装备于高端车、大型客车和载重货车。

2)由于空气弹簧与液压减震器中存在耦合非线性和参数不确定性的原因，因此当系统受到变化的外部负载干扰时，精准控制难度大。在车高调节过程中，如果不能维持好底盘四角高度的动态平衡，就容易导致车身姿态出现较大的俯仰与侧倾，破坏车辆的稳定性和行驶安全性。

为此，申请人提供了一种通过电机调节车高的结构，车辆包括底盘和轮毂电机驱动轮。轮毂电机驱动轮的结构参见图1，轮毂电机驱动轮由底盘支架1、轮毂齿圈2、第一齿轮3、第二齿轮4、轮毂电机5、连杆6和电机锁定机构7组成。底盘与轮毂电机驱动轮通过底盘支架1相连，底盘支架1与电机锁定机构7相连，第二齿轮4与底盘支架1和电机锁定机构7咬合，底盘支架1的轴心与轮毂齿圈2的轴心以及连杆6的一端相连，连杆6的另一端与第一齿轮3相连，第一齿轮3与轮毂齿圈2咬合，第一齿轮3的轴心与轮毂电机5以及连杆6的一端相连。这样，当改变第一齿轮3上电机的电枢电压大小时，第一齿轮自身逆(顺)时针旋转，例如当第一齿轮绕车轮中心点从点A1(A2)到点A2(A1)的顺(逆)时针运动，转过角度α。第一齿轮通过连杆带动车轮中心处的第二齿轮顺(逆)时针旋转角度α，使第二齿轮与底盘支架的咬合点从B1(B2)变为B2(B1)，从而使底盘支架的高度从H1上升到H2(H2下降到H1)，提升(降低)车身高度，在达到车高调节目标后，固定电机锁定机构。

该结构无需空气弹簧与液压减震器就可以实现车高调节，结构简单，成本低，不存在由于空气弹簧与液压减震器存在耦合非线性、参数不确定性等问题，导致电控悬架系统精准控制难度较大的缺陷。但是申请人在设计这个方案时，只关注车高调节目标，忽略了调节过程中车身姿态动态变化的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种分布式车高调节方法及系统，能够在调节车高时确保车身姿态。

第一方面，一种分布式车高调节方法，应用于包含4个轮毂电机驱动轮的汽车上；分布式车高调节方法包括：

获取底盘的侧倾角和俯仰角；

根据侧倾角和俯仰角计算四轮负载转矩；

根据四轮负载转矩及其变化率确定每个轮毂电机驱动轮的电枢电压，以得到第一电枢电压，根据第一电枢电压调节对应底盘支架的高度；

获取每个轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度与目标调节高度的高度差、以及与相邻轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度差；

根据高度差确定每个轮毂电机驱动轮的电枢电压，以得到第二电枢电压，根据第二电枢电压调节对应底盘支架的高度。

进一步地，侧倾角和俯仰角的模型为：

其中，θ(t)、φ(t)分别为所述侧倾角和所述俯仰角；是传动比，r是轮毂齿圈的半径，r_A和r_B分别是第一齿轮和第二齿轮的半径；b是左右轮距；l＝l_f+l_r，l_f和l_r分别是车辆重心到车辆前轴与后轴的距离；ω₁(t)、ω₂(t)、ω₃(t)、ω₄(t)分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的电机角速度，下标i＝1,2,3,4分别表示左前轮、右前轮、左后轮和右后轮；t为时间。

进一步地，四轮负载转矩T_li(t)的模型为：

其中，T_l1(t)、T_l2(t)、T_l3(t)、T_l4(t)分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的负载转矩；M是车身质量；g是重力加速度；k_θ和分别是底盘的横向和纵向扭转刚度。

进一步地，第一电枢电压的模型为：

其中，C_t是转矩系数；R是电枢电阻；为T_li(t)的时间导数。

进一步地，第二电枢电压的模型为：

其中，K_P和K_I均为控制增益；为第i个轮毂电机驱动轮的车高调节误差；a_ij＝1表示第i个轮毂电机驱动轮和第j个轮毂电机驱动轮存在信息交互，a_ij＝0表示第i个轮毂电机驱动轮和第j个轮毂电机驱动轮不存在信息交互；h为目标调节高度。

进一步地，分布式车高调节方法的调节模式包括：

同时调节4个轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度、依次调节汽车左右两边轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度、依次调节汽车前后轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度。

第二方面，一种分布式车高调节系统，应用于包含4个轮毂电机驱动轮的汽车上；分布式车高调节系统包括：

前馈控制器：用于获取底盘的侧倾角和俯仰角；根据侧倾角和俯仰角计算四轮负载转矩；根据四轮负载转矩及其变化率确定每个轮毂电机驱动轮的电枢电压，以得到第一电枢电压，根据第一电枢电压调节对应底盘支架的高度；

分布式比例积分反馈控制器：用于获取每个轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度与目标调节高度的高度差、以及与相邻轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度差；根据高度差确定每个轮毂电机驱动轮的电枢电压，以得到第二电枢电压，根据第二电枢电压调节对应底盘支架的高度。

进一步地，侧倾角和俯仰角的模型为：

其中，θ(t)、φ(t)分别为所述侧倾角和所述俯仰角；是传动比，r是轮毂齿圈的半径，r_A和r_B分别是第一齿轮和第二齿轮的半径；b是左右轮距；l＝l_f+l_r，l_f和l_r分别是车辆重心到车辆前轴与后轴的距离；ω₁(t)、ω₂(t)、ω₃(t)、ω₄(t)分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的电机角速度，下标i＝1,2,3,4分别表示左前轮、右前轮、左后轮和右后轮；t为时间；

四轮负载转矩T_li(t)的模型为：

其中，T_l1(t)、T_l2(t)、T_l3(t)、T_l4(t)分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的负载转矩；M是车身质量；g是重力加速度；k_θ和分别是底盘的横向和纵向扭转刚度；

第一电枢电压的模型为：

其中，C_t是转矩系数；R是电枢电阻；为T_li(t)的时间导数。

进一步地，第二电枢电压的模型为：

其中，K_P和K_I均为控制增益；为第i个轮毂电机驱动轮的车高调节误差；a_ij＝1表示第i个轮毂电机驱动轮和第j个轮毂电机驱动轮存在信息交互，a_ij＝0表示第i个轮毂电机驱动轮和第j个轮毂电机驱动轮不存在信息交互；h为目标调节高度。

进一步地，分布式车高调节系统的调节模式包括：

同时调节4个轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度、依次调节汽车左右两边轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度、依次调节汽车前后轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度。

由上述技术方案可知，本发明提供的分布式车高调节方法及系统，在调节车高时，考虑了车身俯仰与侧倾动态约束、以及相邻轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度信息，使得在车高调节过程中能够较好地维持车身姿态，提升了车高调节的稳定速度。另外，各个轮毂电机驱动轮相互独立，可以单独更换，维修方便，维护成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为背景技术提供的轮毂电机驱动轮的示意图。

图2为实施例提供的分布式车高调节方法应用的汽车底盘示意图。

图3为实施例提供的四轮同时调节模式下底盘支架高度的变化曲线。

图4为实施例提供的左右依次调节模式下底盘支架高度的变化曲线。

图5为实施例提供的前后依次调节模式下底盘支架高度的变化曲线。

图6为实施例提供的分布式车高调节系统的模块框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

实施例：

一种分布式车高调节方法，应用于包含4个轮毂电机驱动轮的汽车上；分布式车高调节方法包括：

获取底盘的侧倾角和俯仰角；

根据侧倾角和俯仰角计算四轮负载转矩；

根据四轮负载转矩及其变化率确定每个轮毂电机驱动轮的电枢电压，以得到第一电枢电压，根据第一电枢电压调节对应底盘支架的高度；

获取每个轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度与目标调节高度的高度差、以及与相邻轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度差；

根据高度差确定每个轮毂电机驱动轮的电枢电压，以得到第二电枢电压，根据第二电枢电压调节对应底盘支架的高度。

在本实施例中，包含4个轮毂电机驱动轮的汽车示意图如图2所示，其中8为汽车的底盘，9为轮毂电机驱动轮，10为轮毂电机驱动轮之间的无线通信链路，11为坐标轴，12为底盘侧倾角，13为底盘俯仰角。该方法在充分考虑底盘对四轮毂电机驱动轮中电机负载、四轮底盘支架高度以及四轮毂电机驱动轮中电机转速之间的耦合关系，根据底盘在四轮的重力势能、四轮轮毂电机动能、以及四轮轮毂电机电枢电能之间能量流动方式建模，其中建模方法包括：

1)首先根据四轮轮毂电机动力学模型以及基尔霍夫定律建立轮毂电机驱动轮中电机转速与电枢电流的微分方程为：

其中，下标i＝1,2,3,4分别表示左前轮、右前轮、左后轮和右后轮；J是电机扭矩；ω_i(t)是电机角速度，为ω_i(t)的时间导数；R_f是电机粘滞摩擦系数；C_t是转矩系数；i_i(t)是电枢电流，/>为i_i(t)的时间导数；T_li(t)是四轮负载转矩，受底盘侧倾角θ(t)与俯仰角/>的影响；d_i(t)是路面条件等外部因素引起的能量有限的扰动；u_i(t)是轮毂电机驱动轮的电枢电压；C_e是电动势系数；R是电枢电阻；L是电枢电感。车身侧倾与俯仰动态下，四轮负载转矩T_li(t)的模型为：

其中，T_l1(t)、T_l2(t)、T_l3(t)、T_l4(t)分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的负载转矩；r_A和r_B分别是第一齿轮和第二齿轮的半径；M是车身质量；g是重力加速度；l＝l_f+l_r，l_f和l_r分别是车辆重心到车辆前轴与后轴的距离；k_θ和分别是底盘的横向和纵向扭转刚度；θ(t)、φ(t)分别为侧倾角和俯仰角；b是左右轮距；

2)根据车辆与四轮轮毂电机的几何模型以及相互之间的传动关系建立底盘侧倾角与俯仰角模型：

其中，是传动比；r是轮毂齿圈半径；ω₁(t)、ω₂(t)、ω₃(t)、ω₄(t)分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的电机角速度；t为时间。

3)由(Eq1)-(Eq3)构建状态空间模型(Eq4)，使得在车高达到要求的同时确保车身姿态。

其中，为q_i(t)的时间导数，

在本实施例中，该方法当调节车高时，根据底盘的侧倾角、俯仰角及其变化率确定轮毂电机驱动轮的电枢电压，从而调节对应底盘支架的高度，克服车高调节过程中，车身姿态受随底盘侧倾角θ(t)与俯仰角变化的四轮负载转矩T_li(t)的影响。当四轮负载转矩T_li(t)变化时，改变轮毂电机驱动轮的电枢电压u_i(t)，消除四轮负载转矩T_li(t)对四轮轮毂电机车高调节系统的影响。

在本实施例中，该方法当调节车高时，根据相邻轮毂电机驱动轮中底盘支架与目标调节高度的高度差、以及轮毂电机驱动轮与相邻轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度差确定轮毂电机驱动轮的电枢电压，从而调节对应底盘支架的高度，使得车高调节过程中，相邻底盘支架高度实现动态平衡，维持车身姿态。例如当底盘支架高度低(高)于目标调节高度时，通过增大(减小)电枢电压改变电枢电流大小，进而改变电机转速，控制电机带动第一齿轮自身逆(顺)时针旋转，以达到车高调节的目的。在调节时，通过改变电枢电压大小，改变电机转速的快慢，使较低的底盘支架上升得更快，较高的底盘支架上升得更慢。

该分布式车高调节方法，在调节车高时，考虑了车身俯仰与侧倾动态约束、以及相邻轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度信息，使得在车高调节过程中能够较好地维持车身姿态，提升了车高调节的稳定速度。另外，各个轮毂电机驱动轮相互独立，可以单独更换，维修方便，维护成本低。

进一步地，在一些实施例中，第一电枢电压的模型为：

其中，C_t是转矩系数；R是电枢电阻；为T_li(t)的时间导数。

在本实施例中，该方法根据车身俯仰与侧倾动态约束调节车高时，由得到(Eq4)的平衡点为/>记为车高调节误差，通过求解/>得到：

其中，受底盘侧倾角θ(t)、俯仰角/>及其角速度/>和/>的影响；T_li(t)与/>可通过模型(Eq2)由θ(t)，/>与/>计算得到。底盘侧倾角速度与俯仰角速度模型可由模型(Eq3)求导给出为：

进一步地，在一些实施例中，第二电枢电压的模型为：

其中，K_P和K_I均为控制增益；为第i个轮毂电机驱动轮的车高调节误差；a_ij＝1表示第i个轮毂电机驱动轮和第j个轮毂电机驱动轮存在信息交互，a_ij＝0表示第i个轮毂电机驱动轮和第j个轮毂电机驱动轮不存在信息交互；h为目标调节高度。

在本实施例中，该方法根据相邻轮毂电机驱动轮中底盘支架与目标调节高度的高度差调节车高时，利用相邻轮毂电机驱动轮中底盘支架与目标调节高度的误差、积分信息、电机转速和电枢电流信息等信息，结合分布式控制与比例积分控制策略，得到：

其中，K_P和K_I是控制增益；a_ii＝0；a_ij(i≠j)表示第i个轮毂电机驱动轮与第j个轮毂电机驱动轮之间是否存在信息交互，a_ij＝1表示存在信息交互，a_ij＝0表示不存在信息交互。由李雅普诺夫稳定性理论与H_∞控制理论可得以收敛率μ指数收敛、且满足H_∞性能指标γ的控制增益K_P和K_I。为确保在实际的电压条件下快速精准地进行车高调节，可以通过增大收敛率μ来缩短稳定时间，增大H_∞性能指标γ来减小四轮轮毂电机的电枢电压，求解出合适的控制增益K_P和K_I。

在(Eq7)中，当相邻底盘支架高度相同但与目标调节高度相差较大时，与用来消除底盘支架高度与目标调节高度之间的误差。当相邻底盘支架高度存在误差时，例如，底盘支架i高度低于底盘支架j的高度，/>与通过增大轮毂电机i的电枢电压，使底盘支架i上升的更快。同时，/>与/>通过减小轮毂电机j的电枢电压，使底盘支架j上升的更慢，从而使相邻底盘支架高度在调高过程中保持同步，在实现车高调节目标的同时，也确保了车身姿态。

进一步地，在一些实施例中，分布式车高调节方法的调节模式包括：

同时调节4个轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度、依次调节汽车左右两边轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度、依次调节汽车前后轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度。

在本实施例中，该方法的调节模式包括：四轮同时调节，左右依次调节和前后依次调节。其中四轮同时调节为同时调节4个轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度。左右依次调节为先调节左侧高度再调节右侧高度、或先调节右侧高度再调节左侧高度。前后依次调节为先调节前侧高度再调节后侧高度、或先调节后侧高度再调节前侧高度。

为了进一步说明该方法的车高调节效果，以下举例说明：

给定参数如下表所示：

三种调节模式下的控制增益分别为：①四轮同时调节：K_P＝[-28.7089 -8.9118 -1.2761]以及K_I＝-23.8472；②先调节左侧车辆再调节右侧车轮：K_P＝[-58.6741 -14.0939-1.8611]以及K_I＝-69.7907；③先调节前侧车辆再调节后侧车轮：K_P＝[-58.6757 -14.0943-1.8612]以及K_I＝-69.7627。

假设路面条件等外部因素引起的扰动为：

对三种不同的车高调节模式分别使用(Eq5)与(Eq7)以及得到的控制增益KP和KI计算电枢电压大小，所得四轮底盘支架高度曲线如图3-5所示。在①四轮同时调节模式下，完成车高调节所需时间为5s；在②左右依次调节和③前后依次调节模式下，完成车高调节所需时间总计为9s，而完成单侧车高调节所需时间仅为3s；在模式①、②和③下，实现相邻支架高度动态平衡所需时间仅为2s。

因此，该分布式车高调节方法消除了静态误差，车高调节时间缩短了25％，相邻底盘支架高度误差减小了80％，能够有效提高系统的鲁棒性，快速精确地实现车身俯仰与侧倾动态下的车高调节目标，并维持车身姿态平衡。

一种分布式车高调节系统，应用于包含4个轮毂电机驱动轮的汽车上；分布式车高调节系统包括：

前馈控制器：用于获取底盘的侧倾角和俯仰角；根据侧倾角和俯仰角计算四轮负载转矩；根据四轮负载转矩及其变化率确定每个轮毂电机驱动轮的电枢电压，以得到第一电枢电压，根据第一电枢电压调节对应底盘支架的高度；

分布式比例积分反馈控制器：用于获取每个轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度与目标调节高度的高度差、以及与相邻轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度差；根据高度差确定每个轮毂电机驱动轮的电枢电压，以得到第二电枢电压，根据第二电枢电压调节对应底盘支架的高度。

在本实施例中，参见图6，分布式车高调节系统可以通过姿态传感器获取底盘的侧倾角、俯仰角及其变化量。分布式车高调节系统可以包括4个前馈控制器和4个分布式比例积分反馈控制器，每个轮毂电机驱动轮上设有一前馈控制器和一分布式比例积分反馈控制器。其中前馈控制器、分布式比例积分反馈控制器均与轮毂电机连接，利用轮毂电机驱动轮毂电机驱动轮调高。分布式比例积分反馈控制器可以包括积分器、分布式比例控制器和分布式积分控制器；轮毂电机驱动轮中的传感器将高度差传输给轮毂电机驱动轮自身以及相邻轮毂电机驱动轮的积分器和分布式比例控制器，积分器连接分布式积分控制器进行积分控制。其中分布式比例控制器的控制逻辑为/>分布式积分控制器/>的控制逻辑为/>

进一步地，在一些实施例中，侧倾角和俯仰角的模型为：

其中，θ(t)、φ(t)分别为侧倾角和俯仰角；是传动比，r是轮毂齿圈的半径，r_A和r_B分别是第一齿轮和第二齿轮的半径；b是左右轮距；l＝l_f+l_r，l_f和l_r分别是车辆重心到车辆前轴与后轴的距离；ω₁(t)、ω₂(t)、ω₃(t)、ω₄(t)分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的电机角速度，下标i＝1,2,3,4分别表示左前轮、右前轮、左后轮和右后轮；t为时间；

四轮负载转矩T_li(t)的模型为：

其中，T_l1(t)、T_l2(t)、T_l3(t)、T_l4(t)分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的负载转矩；M是车身质量；g是重力加速度；k_θ和分别是底盘的横向和纵向扭转刚度；

第一电枢电压的模型为：

其中，C_t是转矩系数；R是电枢电阻；为T_li(t)的时间导数。

进一步地，在一些实施例中，第二电枢电压的模型为：

其中，K_P和K_I均为控制增益；为第i个轮毂电机驱动轮的车高调节误差；a_ij＝1表示第i个轮毂电机驱动轮和第j个轮毂电机驱动轮存在信息交互，a_ij＝0表示第i个轮毂电机驱动轮和第j个轮毂电机驱动轮不存在信息交互；h为目标调节高度。

进一步地，在一些实施例中，分布式车高调节系统的调节模式包括：

同时调节4个轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度、依次调节汽车左右两边轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度、依次调节汽车前后轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度。

本发明实施例所提供的系统，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种分布式车高调节方法，其特征在于，应用于包含4个轮毂电机驱动轮的汽车上；所述分布式车高调节方法包括：

获取底盘的侧倾角和俯仰角；

根据所述侧倾角和所述俯仰角计算四轮负载转矩；

根据所述四轮负载转矩及其变化率确定每个所述轮毂电机驱动轮的电枢电压，以得到第一电枢电压，根据所述第一电枢电压调节对应底盘支架的高度；

获取每个轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度与目标调节高度的高度差、以及与相邻轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度差；

根据所述高度差确定每个所述轮毂电机驱动轮的电枢电压，以得到第二电枢电压，根据所述第二电枢电压调节对应底盘支架的高度。

2.根据权利要求1所述分布式车高调节方法，其特征在于，所述侧倾角和所述俯仰角的模型为：

其中，θ(t)、φ(t)分别为所述侧倾角和所述俯仰角；是传动比，r是轮毂齿圈的半径，r_A和r_B分别是第一齿轮和第二齿轮的半径；b是左右轮距；l＝l_f+l_r，l_f和l_r分别是车辆重心到车辆前轴与后轴的距离；ω₁(t)、ω₂(t)、ω₃(t)、ω₄(t)分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的电机角速度，下标i＝1,2,3,4分别表示左前轮、右前轮、左后轮和右后轮；t为时间。

3.根据权利要求2所述分布式车高调节方法，其特征在于，所述四轮负载转矩T_li(t)的模型为：

其中，T_l1(t)、T_l2(t)、T_l3(t)、T_l4(t)分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的负载转矩；M是车身质量；g是重力加速度；k_θ和分别是底盘的横向和纵向扭转刚度。

4.根据权利要求3所述分布式车高调节方法，其特征在于，所述第一电枢电压的模型为：

其中，C_t是转矩系数；R是电枢电阻；为T_li(t)的时间导数。

5.根据权利要求4所述分布式车高调节方法，其特征在于，所述第二电枢电压的模型为：

其中，K_P和K_I均为控制增益；为第i个轮毂电机驱动轮的车高调节误差；a_ij＝1表示第i个轮毂电机驱动轮和第j个轮毂电机驱动轮存在信息交互，a_ij＝0表示第i个轮毂电机驱动轮和第j个轮毂电机驱动轮不存在信息交互；h为目标调节高度。

6.根据权利要求1所述分布式车高调节方法，其特征在于，所述分布式车高调节方法的调节模式包括：

同时调节4个轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度、依次调节汽车左右两边轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度、依次调节汽车前后轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度。

7.一种分布式车高调节系统，其特征在于，应用于包含4个轮毂电机驱动轮的汽车上；所述分布式车高调节系统包括：

前馈控制器：用于获取底盘的侧倾角和俯仰角；根据所述侧倾角和所述俯仰角计算四轮负载转矩；根据所述四轮负载转矩及其变化率确定每个所述轮毂电机驱动轮的电枢电压，以得到第一电枢电压，根据所述第一电枢电压调节对应底盘支架的高度；

分布式比例积分反馈控制器：用于获取每个轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度与目标调节高度的高度差、以及与相邻轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度差；根据所述高度差确定每个所述轮毂电机驱动轮的电枢电压，以得到第二电枢电压，根据所述第二电枢电压调节对应底盘支架的高度。

8.根据权利要求7所述分布式车高调节系统，其特征在于，

所述侧倾角和所述俯仰角的模型为：

其中，θ(t)、φ(t)分别为所述侧倾角和所述俯仰角；是传动比，r是轮毂齿圈的半径，r_A和r_B分别是第一齿轮和第二齿轮的半径；b是左右轮距；l＝l_f+l_r，l_f和l_r分别是车辆重心到车辆前轴与后轴的距离；ω₁(t)、ω₂(t)、ω₃(t)、ω₄(t)分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的电机角速度，下标i＝1,2,3,4分别表示左前轮、右前轮、左后轮和右后轮；t为时间；

所述四轮负载转矩T_li(t)的模型为：

其中，T_l1(t)、T_l2(t)、T_l3(t)、T_l4(t)分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的负载转矩；M是车身质量；g是重力加速度；k_θ和分别是底盘的横向和纵向扭转刚度；

所述第一电枢电压的模型为：

其中，C_t是转矩系数；R是电枢电阻；为T_li(t)的时间导数。

9.根据权利要求8所述分布式车高调节系统，其特征在于，

所述第二电枢电压的模型为：

其中，K_P和K_I均为控制增益；为第i个轮毂电机驱动轮的车高调节误差；a_ij＝1表示第i个轮毂电机驱动轮和第j个轮毂电机驱动轮存在信息交互，a_ij＝0表示第i个轮毂电机驱动轮和第j个轮毂电机驱动轮不存在信息交互；h为目标调节高度。

10.根据权利要求7所述分布式车高调节系统，其特征在于，所述分布式车高调节系统的调节模式包括：

同时调节4个轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度、依次调节汽车左右两边轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度、依次调节汽车前后轮毂电机驱动轮中底盘支架的高度。