一种基于分层协调的分布式驱动汽车控制系统及方法_3

文档序号:9297771阅读:来源:国知局
据接收到的信息判断车辆的当前运动状态。
[0071] (2化PS控制器根据当前车速、转向盘转矩W及可变助力特性曲线、不同的工况计 算助力电机应该提供的助力转矩,转矩分配控制器计算得出不同的工况下四个轮穀 驱动电机应该提供的助力转矩,对于不同的工况EPS控制器、转矩分配控制器的控制策略 如下:
[0072] a.当车辆的当前运动状态为常规转向时:
[0073]EPS控制器采用常规助力控制,助力电机提供的助力力矩为:
[0074]
[007引其中,6h为目标转向盘转角和实际转向盘转角的偏差,比例系数Kp为=1. 695,积 分系数Ki= 3. 673,微分系数Kd= 0. 26。
[0076]转矩分配控制器采取差速控制,即保证左前轮角速度右前轮角速度Off、车 辆前轴中点处角速度《f。、左后轮角速度《If、右后轮角速度、车辆等效后轴中点处角速 度《J馬足《lf+?rf= 2? 扣和《ir+?" = 2?r。。
[0077] b.当车辆的当前运动状态为转向制动/驱动工况时:
[0078] ①若巧螺仪采集到的车辆横摆角速度信号的绝对值0<I <0. 0化ad/s,且制动 或驱动轮的滑移率小于20%,转矩分配系统采取前、后轮驱动力矩分配控制,EPS系统采取 正向补偿控制;
[0079] ②若巧螺仪采集到的车辆横摆角速度信号的绝对值0<| ?J<0.0化ad/s,且制动 或驱动轮的滑移率大于20%,则触发制动防抱死系统/驱动防滑系统模块;
[0080] ③若巧螺仪采集到的车辆横摆角速度信号的绝对值I?J〉0. 0化ad/s,且制动或 驱动轮的滑移率大于20%,则触发制动防抱死系统/驱动防滑系统模块;
[0081] ④若巧螺仪采集到的车辆横摆角速度信号的绝对值I?J〉〇.0化ad/s,且制动或 驱动轮的滑移率小于20%,则转矩分配系统采取左、右轮驱动力矩分配控制,EPS系统采取 反向阻尼控制。
[0082] C.当车辆的当前运动状态为紧急避让工况时:
[0083] ①若巧螺仪检测的当前侧向加速度信号0<ay<3.92m/s2,则转矩分配系统采取前、 后轮驱动力矩分配控制,EPS系统采取正向补偿控制;
[0084] ②若巧螺仪检测的当前侧向加速度信号ay〉3. 92m/s2,则转矩分配系统采取左、右 轮驱动力矩分配控制,EPS系统采用反向阻尼控制。
[0085] 所述EPS系统正向补偿控制时助力电机附加的正向补偿力矩ATmri为
[008引 Mz_eps' =ATmri=-0(peh+Ki/Ghdt)
[0087] 其中,6h为目标转向盘转角和实际转向盘转角的偏差,Kp为比例系数,K1为积分系 数,通过Ziegler-Nichols整定方法确定比例系数Kp为0. 5,积分系数K1为0. 083 ;
[008引 EPS系统反向阻尼控制时助力电机附加的反向阻尼力矩ATm为
[0089]
[0090] 其中,Km为电动机输出轴刚性系数,Rm为电枢绕组电阻,《m为助力电机转速;
[0091] 转矩分配系统采用前、后轮驱动力矩分配控制时,四个轮穀电机的附加转矩分别 为:
[0092]ATmir=ATm"= 0. 5MMz-M〇),ATmif=ATmrf= 0. 38MMz-M〇)
[0093] 转矩分配系统的左、右轮驱动力矩分配控制时,四个轮穀电机的附加转矩分别 为:
[0094]ATmir=ATm"= 0. 5MMz-M〇),ATm"=ATmn= 0. 33MMz-M〇)
[009引其中,ATmir为左后轮穀驱动电机附加转矩,AT为右后轮穀驱动电机附加转矩,ATmu为左前轮穀驱动电机附加转矩,ATmrf为右前轮穀驱动电机附加转矩,M巧总横摆力 矩,M。为初始横摆力矩,11)为转矩分配系统所占比例系数,转向制动/驱动工况下11)取值 见表1,紧急避让工况下取值见表2 ;
[0096] 表1转向制动/驱动工况下转矩分配系统所占比例系数
[0097]
[0101] 其中,为转矩分配系统所占比例系数,
[0102] (3)协调控制器根据W下公式对EPS控制器和转矩分配控制器应该提供的助力转 矩进行协调:
[01 0引EPS系统实际输出的转矩TEps_real=WA_Eps',
[0104] 转矩分配系统实际输出的转矩TTtfcgl=W2M,TD',
[010引其中,Wi为EPS系统所对应的相应权重,W2为转矩分配系统所对应的相应权重,当 车辆的当前运动状态为常规转向或转向制动/驱动工况时Wi= 0.8,W2=0.65,当车辆的 当前运动状态为紧急避让工况时Wi= 0. 75,W2= 0. 9 ;
[0106] 四个轮穀电机实际输出的驱动转矩为:
[0107] 前、后轮驱动力矩分配控制:
[010引左右轮驱动力矩分配控制:
[0109] (4化PS控制器控制助力电机提供助力转矩TEps_real,转矩分配控制器分别向右前轮 驱动电机控制器、左前轮驱动电机控制器、右后轮驱动电机控制器和左后轮驱动电机控制 器发出控制指令,进一步控制四个轮穀电机分别提供助力转矩,同时助力电机电枢电流传 感器检测助力电机的实时电流,并将其反馈到EPS控制器;驱动电机状态监测模块实时检 测各轮穀驱动电机的转矩,并将其反馈到各驱动电机控制器,形成闭环控制。
[0110] 下面对常规转向与转向制动/驱动工况、W及常规行驶与紧急避让工况下分层协 调控制方法进行详细介绍。
[0111] 常规转向与转向制动/驱动工况下分层协调控制方法如图4所示,分布式驱动车 辆首先W-定初速度直线行驶,系统开始对转向盘的转角信号进行检测,判断当前转向盘 转角5 是否等于零,即判断驾驶员是否有转向的意图,如果转向盘转角5 等于零,即保 持直线,系统则继续检测转向盘转角不采取任何指令;当检测到转向盘转角5 不等于零, 且保持一定时间,运里设定保持时间大于2s,此时判定驾驶员正在转向过程中,在转向过程 中同时对驱动/制动踏板信号进行检测,如果在转向过程中没有驱动/制动踏板信号,则认 为车辆当前工况位常规转向工况,转矩分配控制器采取差速控制,保证左前轮和右前轮的 转矩,W及左后轮和右后轮转矩保持相等,即同时满足
[0112] 〇if+〇rf=2〇f。
[01 1引 0ir+0rr=20r。
[0114] 其中,《If为左前轮角速度,《ff为右前轮角速度,《f。为车辆前轴中点处等效角 速度,为左后轮角速度,为右后轮角速度,为车辆后轴中点处等效角速度。对 于各个轮穀驱动电机而言,可W将角速度用电机转速n来表示,根据公式W= ^计算,即
[0115] nif+nrf=2nf〇
[0116] rii,+n"= 2n"
[0117] 其中,nif为左前轮电机转速rirf为右前轮电机转速nir为左后轮电机转速n"为右 后轮电机转速rif。车辆前轴中点处等效转速nf。车辆后轴中点处等效转速。
[0118] 同时,EPS控制器提供常规助力控制,
[0119]
[0120] 其中Tmr为助力电机助力力矩,Gh为目标助力电机电枢电流和实际助力电机电枢 电流的偏差,Kp为比例系数,K1为积分系数,Kd为微分系数。通过Ziegler-Nichols整定方 法确定比例系数Kp为1. 695,积分系数K1为3. 673,微分系数Kd为0. 26。
[0121] 如果在转向过程中有制动/驱动踏板信号,即判定驾驶员在转向过程中采取制动 或驱动操作,此时系统根据巧螺仪采集到的车辆横摆角速度信号进行判断,根据大量仿真 试验可知,如果横摆角速度的绝对值〇<I?J<0. 0化ad/s,认为此时车辆的状态仍处于稳定 状态,同时判断制动或驱动轮的滑移率是否大于20%。
[0122]
[0123]其中,S为滑移率,为车轮中屯、的速度,与车速等效,Tf。为没有地面制动力时的 车轮滚动半径,是已知常量,《"为车轮的角速度,可通过轮穀驱动电机的运行状态检测模 块检测到的电机转速通过公式《= 231n换算求出。
[0124] 如果大于20%就认为车轮处于打滑的临界状态,此时触发制动防抱死系统/驱动 防滑系统模块,防止车轮出现打滑的危险情况,如果小于20%就认为车轮处于纯滚动状态, 无需触
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