[發明專利]一種用于定軸獨驅車輛的差動轉向控制方法

有效

• 申請號: 201710795559.1
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107554601B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 連小珉;陳浩;徐達;杜鵬;江燕華
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京汽車研究總院有限公司
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B60L15/20
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發明提出一種用于定軸獨驅車輛的差動轉向控制方法，屬于車輛動力學控制的領域。本發明用于定軸獨驅車輛的轉向控制，所述定軸獨驅車輛是指無轉向機構、由輪轂電機驅動的輪式車輛；該方法首先建立差動轉向坐標系，并結合駕駛員直行需求，考慮電機實時工作能力計算得到左右兩側車輪轉向轉矩；具體包括：信號輸入預處理；差動轉向轉矩計算；信號輸出處理。本發明選擇直接控制車輪轉矩，避免形成轉速閉環，使得轉向控制更為直接有效；本發明能實現符合駕駛員意圖的定軸獨驅車輛轉向功能，提高定軸獨驅車輛的機動性。

技術領域

本發明屬于車輛動力學控制領域，特別涉及一種用于定軸獨驅車輛的差動轉向控制方法。

背景技術

為了提高車輛在特定區域的通過性并滿足運輸過程中對存儲空間的要求，設計時需要減小車輛轉彎半徑與車身尺寸。為實現該目的目前國內外多采用無轉向機構的輪式車輛，該類車輛以其高機動性、高通過性和良好的操縱性及地域適應性逐漸成為研究熱點。

差動轉向是無轉向機構車輛基本轉向形式，即依靠兩側車輪形成的轉矩差，克服地面產生的轉向阻力矩，從而實現車輛轉向。

無轉向機構車輛的轉向原理區別于傳統車輛轉向原理，目前還未建立起完整的理論體系。國際上主要有美國、南非、加拿大等國家的研究人員關注無轉向機構車輛。美國學者所設計的無轉向機構車輛被廣泛用于開辟路線與清理廢墟等復雜工況，轉向依靠其兩側車輪形成的轉速差。南非學者所設計的無轉向機構車輛，車身尺寸小，通過控制兩側車輪的轉速實現轉向，其轉向靈活，操作簡便，轉向耗能小。我國無轉向機構車輛多用于軍用車輛(如坦克)，其控制領域起步較晚，技術指標尚不能滿足設計需求。

綜上所述，針對定軸獨驅車輛的轉向控制方法主要集中在速差轉向，即控制兩側車輪轉速差以實現轉向功能。速差轉向需要實時控制車輪轉速，由于車輛是一個非線性與時滯性較強的控制對象，系統響應受到外界噪聲干擾，給轉速控制帶來了諸多不便。

發明內容

本發明的目的是克服已有技術的不足之處，提供一種用于定軸獨驅車輛的差動轉向控制方法。所述定軸獨驅車輛為無轉向機構、由輪轂電機驅動的輪式車輛，本發明能實現符合駕駛員意圖的定軸獨驅車輛轉向功能，提高定軸獨驅車輛的機動性。

為實現本發明目的，采用如下技術方案：

一種用于定軸獨驅車輛的差動轉向控制方法，所述定軸獨驅車輛為無轉向機構、由輪轂電機驅動的輪式車輛，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

1)信號輸入預處理：

對通過整車控制單元與駕駛員指令獲取的共計5N+2個信號分類組合為N+2個數據矢量，各信號及各數據矢量將用于差動轉向轉矩計算；所述5N+2個信號及其構成的數據矢量分別為：1個方向盤轉角信號，1個擋位信號，由N個輪轂驅動電機實時轉速信號構成的實時轉速矢量n，由N個輪轂驅動電機實時轉矩信號構成的實時轉矩矢量T，由N個輪轂驅動電機直行需求轉矩信號構成的直行需求轉矩矢量T_a，由N個輪轂驅動電機實時最大正向轉矩信號構成的最大正向轉矩矢量由N個輪轂驅動電機實時最大反向轉矩信號構成的最大反向轉矩矢量所述各信號的有效范圍由產生相應信號的物理對象的屬性確定；

2)差動轉向轉矩計算，具體包括以下步驟：

2.1)定義差動轉向坐標系，包含車輛坐標系OXY與方向盤轉角坐標系oxy；并定義步驟1)中除擋位信號外的其他信號所對應的物理量在所述差動轉向坐標系中的正負，也即確定各數據矢量在該差動轉向坐標系中的正負；