独立的8轮驱动车驱动控制算法

方案２
最优分布,配备轮内马达
6.1开环控制仿真 一个开环仿真进行了验证驱动控制器的性能。图 10 显示了 J-turn 机动仿真结果 0.6 低 摩擦系数。 最初的纵向车辆速度 80 公里/小时,转向输入步骤引导如图 10 所示(a)。 该驱动控 制器提高机动性的性能对 vehicle.Fig 的纵向速度和角速度。 10(b)显示车辆速度的参考,第一 种和第二种。车辆速度的情况下 2 比的情况下。这是因为差动驱动扭矩满足参考偏航率和 生成参考车辆速度。偏航率的情况下二方案之前参考偏航率准确如图 10 所示(c)。期望偏航 力矩和轮输入扭矩决心保证低水平的偏航率误差如图 10 所示(d)和(e)。
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5、闭环驾驶员模型模拟 驾驶员模型[12]旨在评估驱动控制器的性能。模型基于路径跟踪控制算法确定驾驶员的 转向输入，而不是真正的司机。首先,应当执行路径跟踪控制系统建模。图8显示了路径跟踪
控制的建模。控制系统的状态被定义为横向位置误差和角度误差之间的车辆和道路。
图8、路径跟踪控制系统建模 误差动力学的状态方程可以通过横向误差,横向误差的导数,路角误差和衍生品路角误 差如下：
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{-Kti(zui-zri)+
������������������ ������������
φ-Fsi}, (3)
=Ti-ri· Fi_tirex ,(4)
������������ ������������ ������������������
汽车三部分如下:上层、下层和车轮滑动控制器。驱动控制器的可操作性和稳定性性能优于 其他车辆配备发动机,传动和差速齿轮。 驱动控制器的可操作性和稳定性性能优于其他车辆配备发动机 ,传动和差速齿轮。图4 显示了驱动控制框图。驱动控制器由上层和下层控制器构成。 表1 规范的一个8 wd / 4 ws 汽车 参数 簧载质量（ms） 非簧载质量(mu) 轴距(左) 车轮转动(Jw) 悬架弹簧刚度(Kti) 轮胎刚度(Kr) 数值 18650 [kg] 362.0 [kg] 4.6 [m] 14 [kgm2] 80000 [N/m] 560000[N/m] 参数 时刻惯性(Izz) 磁道宽度(t) 轮胎半径(ri) 转向柱惯性(IH) Rollbar 刚度(Kri) 转向柱刚度(KC) 数值 97303 [kgm2] 2.264 [m] 0.56 [m] 0.034 [kgm2] 326010[Nm/rad] 50000[Nm/rad]
纵 向 轮 胎 力 (N) 滑移比率 (a)纵向轮胎模型
(b)横向轮胎模型
车 轮 转
矩(纳米) 轮角速度(rad / s) (c)轮模型 图 2、轮胎和汽车的车辆动力学模型 图 3、驱动控制器的控制策略
期望速度期望生率测定所需的力所需的偏航力矩的计算轮胎力分布转矩的中心
图 4、驱动控制算法框图
图 5、上层控制框图 3.1 上层控制器
权重因素 (cx1,cx2,…cx8)包含在性能指标可以提高性能的驱动控制器根据不同的驾 驶环境。摘要将一个加权因素。控制输入约束应该满意与期望的净力和偏航时刻。约束是写 如下:
独立变量的数量,这个问题已经从8 - 6使用包含两个约束条件如下: 六个独立变量可以解决以前定义的最优控制方法。 这是最小化性能指标的必要条件。 独 立变量 x 的定义,应该满意新配方方程如下:
路径跟踪的控制策略是消除横向误差和偏航角误差的反馈和前馈控制律如下:
误差动态方程可以改写如下:
反馈控制增益是通过最小化的性能指标定义如下:
偏差的加权矩阵 Q 和 R 状态分别输入。 图9、路径跟踪控制系统建模 6、数值模拟
8 wd / 4 ws 汽车的反应与驱动控制器实现通过计算机模拟评估。开环和闭环模拟使用 驾驶员模型进行验证提出的改进的性能驱动控制器。两个驱动方案8轮式车辆被描述在表2。 第一种,驱动扭矩均匀分布在每个轮子。第二种,在这项研究中提出的最优传动转矩分配使用。 表2 两个驱动8 wd / 4 ws 汽车的计划 仿真实例 方案１ 描述 均匀分布,配备了引擎,传播 图解
IH
+KC(δi-θCi)=THi
(5)
纵向和横向轮胎模型设计使用 Pacejka 轮胎建模方法。 电机功率模型是120千瓦,最大扭 矩是12 kNm。完整的车辆动力学模型可以分析8 wd / 4 ws 汽车的机动性和研究驱动控制器 的控制方法。 车辆动力学模型,使用 Matlab / Simulink 开发以进行数值模拟研究。 8 wd / 4 ws 汽车配备8 inwheel -汽车能够在微分牵引和制动驱动模式。图2显示了 Pacejka 轮胎模型和 轮内马达的性能曲线。 表1显示了参数的8 wd / 4 ws 汽车列为重型战斗车辆用于军事目的。 3、控制器设计 拟议中的 x-by-wire 系统8 wd / 4 ws 汽车能够独立控制牵引和处理。图3显示了磁盘控 制器的驱动控制策略。Sinceit 难以确定车轮转矩直接命令,驱动控制算法设计的8 wd / 4 ws
图6、车轮滑动控制器的策略 上轮速度控制模式,车轮滑动控制器定义所需的轮使用绝对纵向速度和最大速度滑移比 率(λmax)。本文最大的车轮滑转率设置为0.2为保证横向轮胎部队。所需的车轮速度是决定 不同取决于驾驶环境牵引和制动等如下:
车轮滑动控制器是基于滑动控制方法[10]。滑动面是由车轮角速度误差定义如下:
八轮独立驱动车的驱动控制算法
Wongun Kim,Kyongsu Yi 和 Jongseok Lee 项目在汽车工程,首尔国立大学,151 - 742年,韩国首尔 学校的机械和航空航天工程师,首尔国立大学,151 - 742年,韩国首尔 三星 Techwin,69 - 2,Sinchon-Dong Changwon Kyungnam-do,韩国 文摘 本文描述了一种基于最优的驱动控制算法协调为一个独立的驱动转矩8轮驱动车辆。驱 动控制器提高横向稳定性和可操作性。 驱动控制器由上层控制器和低液位控制器。 上层控制 器决定前,中间转向角,额外的净偏航力矩和纵向净力根据参考速度和转向的命令。低液位控 制器协调额外的牵引和制动力量保证所需的纵向净力和偏航力矩。 该控制器是基于最优控制 理论,考虑了摩擦圆垂直相关轮胎力和摩擦系数根据道路和轮胎。分布式牵引和制动部队确 定比例摩擦圆的大小根据驾驶环境的变化。8轮驱动车使用这个驱动控制器实现通过计算机 模拟进行了评估使用 Matlab / Simulink 动态模型反应。计算机模拟的开环 J-turn 机动和闭 环驾驶员模型受到双车道变化进行了演示改进该驱动控制器的性能和稳定性。
(20)
矩阵 A 和 B 的表达通过摩擦圆,胎面,轴距,期望的纵向净力和偏航力矩。这可以解决线 性系统在每个时间步找到最佳的轮胎力的分布。
3.3车轮滑动控制 车轮滑动控制器的目的是保证每个车轮的滑移率低于最大滑动率以及跟踪所需的轮胎纵向 力。图6显示了车轮滑移控制算法的策略。对于小滑率低于最大滑动率 ,车轮转矩命令,由低 液位控制器,直接传递给轮内驱动程序。 然而,在滑率高的情况下的最大滑动率,车轮滑动控制 器计算新的控制调节输入超过最大滑移比使用车轮速度控制方法。
图 1、车辆动力学模型
∑Fx=ms(ax+νzωy-νyωz) ∑F=msaG∑Fy=ms(ax+νxωz-νzωx),(1) ∑Fz= ms(ax+νyωx-νxωy) ∑M=Ixax+(Iz-Iy)ωyωz ∑M=������g∑My=Iyay+(Ix-Iz)ωzωy(2) ∑Mz=Izaz+(Iy-Ix) ωxωy ������ui= J ω·
δ#2=δ#1-(l#1- l#2)/p=δ#1(L- l#1+ l#2/L)
(6)
有必要考虑滑移影响高速状态。因此,所需的偏航率定义为四个轮子自行车模型的驱动 控制器8 wd / 4 ws 汽车。动态模型被定义为一阶微分方程如下: 稳态自行车模型有助于确定稳态所需的偏航率转向角的第一和第二轴。 稳态偏航率定义 如下:
s=γ-γd.
(12)
控制目标是使滑动面收敛到零。它可以通过选择控制律满足滑动条件状态如下
滑动控制律被定义为一个偏航力矩要求如下:
3.2低液位控制器(最优分布) 低液位控制器是用来分配额外的牵引/制动力量以生成所需的纵向净力和偏航力矩。 低 液位控制器的控制目标是最小化控制输入和确定分布式轮胎摩擦圆的大小比例变化的驱动 条件。 摩擦圆意味着最大轮胎力可以由每个轮子。 性能指标可以被定义为一个组合的控制输 入,摩擦圆和加权因素。提出性能指标选择如下[9]:
关键词:传动控制器;滑动控制;最优分布;偏航力矩控制;摩擦圆估计;轮驱动系统 1、前言 八轮独立驱动/四轮转向车辆(8 wd / 4 ws)机制被用于专用、 军事装甲车加强指导在越野和行 车性能和驱动能力。8 wd / 4 ws 汽车被认为比传统汽车的障碍导航、越野和行车操纵有更 好的性能。六、八轮式战斗车辆被用来在城市街道上进行战斗。因此,轮式战斗车辆已经进 行了许多研究。 已进行过研究并积极发展各种方法来提高横向稳定性的四轮汽车 [1-4] 。杰克逊和 Crolla(2002)提出的偏航率控制方法使用直接偏航力矩控制(DYC)[5]改善稳定性的六个轮在 转弯。Chen 等人。中间控制和后方转向角,以保证车辆的稳定性和改善与积分控制的可操作 性使用等方面的技术[6]。他们有的控制前、中、后车轮转向角和车辆速度(7、8)。 在以前的研究中,车辆配备发动机和变速器。只用于生成所需的制动转矩偏航力矩和轮 输出扭矩不能独立决定。因此,先前的研究人员设计了一个控制器没有考虑每个轮子负载条 件下的变化。性能的稳定性控制器可能有限。然而,拟议中的8 wd / 4 ws 汽车分为电动重型 车辆和配有 x-by-wire 独立驱动,转向和制动系统电动重型车辆有许多优点,如效率高、可操 作性、稳定性和隐形模式驾驶。开发驱动控制器是很重要的考虑一个8轮载荷条件 wd / 4 ws 汽车为了保证稳定性,提高可操作性。在本文中,驱动控制器对横向稳定性和操纵改进设计。 数值模拟进行了验证该驱动控制器的性能。 2、车辆动力学模型 8 wd / 4 ws 汽车被建模为一个对象与26自由度(自由度)。完整的车辆模型由6自由度平 移(Eq(1))和旋转(Eq。(2))簧上质量的动态模型,8悬架模型(Eq。(3)),8。
滑动面应满足的导数来确定控制输入,收敛于零． 车轮滑转率超过了最大滑动率,车轮转矩命令确定基于滑动控制律。除了上述情况下,车
轮转矩命令是由分布式轮胎纵向力和车轮半径。 有必要的估计需要计算轮胎纵向力来确定控制输入。 轮胎纵向力的估计将在下一节中详 细描述。 4、摩擦圆估计[11] 驱动控制器的实现,重要的是要知道轮胎的垂直力和摩擦系数。然而,测量这些信息是困 难或昂贵。因此,摩擦圆估计需要进行协调的最优分布轮胎力驱动控制器。摩擦圆意味着最 大轮胎力可以每个轮子上生成,也就是说,摩擦圆代表垂直的乘法轮胎力和摩擦系数。估计比 估计垂直摩擦圆更方便轮胎力和摩擦系数分别在不同的驾驶条件。 估计由轮胎纵向力、 滑移 率和摩擦圆估计,如图7所示。所需的传感器信号纵向车辆速度、车轮速度和轮扭矩。纵向可 以测量车辆速度很容易从 GPS / INS 系统集成。 图7、配置摩擦圆的估计
所需的偏航率是由稳态偏航率和一阶传递函数如下: 所需的偏航率相当受到路面附着的物理限制如下: 偏航率跟踪提出的单一目标,偏航率控制器设计的2自由度自行车模型。 提出偏航率控制 器基于滑模控制理论计算所需稳定车辆偏航时刻。 偏航率动力学被认为是第一批订单单输入
动态系统如下 滑动面由偏航率定义的错误如下:
上层控制器需要驾驶员的转向输入和参考速度作为输入。 它决定所需的净轮胎纵向力和偏航 力矩。图 5 显示了上层控制器。 上层控制器由决心第一/第二轴轮角度,计算参考偏航率、偏航控制器和速度控制器。8 wd / 4 ws 汽车难以产生有效的将运动只使用方向盘角第一轴。高效的驱动,第二轴转向角的定义是 第一轴转向角的函数。 和它需要满足阿克曼转向关系。 第二轴转向角被编写为重心的轴距和 长度第一/第二轴。 有必要考虑滑移影响高速状态。因此,理想的偏航率被定义为一个四轮自行车模型的驱动控 制器 8 wd / 4 ws 汽车。动态模型被定义为一阶微分方程如下: