[发明专利]基于滑移率控制的电动车差速转向控制方法

权利要求书

1.基于滑移率控制的电动车差速转向控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)根据轮速传感器测得电动车后轮轮速、驱动电机实际输出力矩，以及车辆的方 向盘的转角；

(2)通过两自由度转向模型计算出电动车辆的侧向速度和横摆角速度，再算出四个 车轮的侧偏角，从而算出四个车轮的转速；实现对轮毂电动车辆的电子差速转向的控制算 法包括：

车体的受力和力矩的计算，其中车体受力和力矩的平衡方程分别为：

m(∂v∂t+uwr)=Y1+Y2+Y3+Y4]]>

Jz∂wr∂t=a(Y1+Y2)-b(Y3+Y4)-B(X1+X3)/2+B(X2+X4)/2]]>

其中X_i＝F_xicosδ_i-F_yisinδ_i，Y_i＝F_xisinδ_i+F_yicosδ_i(i＝1，2，3，4)；

a_i为各车轮的侧偏角；δ_i为各车轮的输入转向角；式中，v为电动 车辆的侧向速度，其单位为m/s，u为电动车辆的纵向速度，w_r为电动车辆的横摆角速度 其单位为rad/s，c_i为各个轮胎的侧偏刚度，其单位为N/rad，为各个轮胎的附着系数， N_i为各个车轮的法向载荷，F_xi为切线反作用力，F_yi为各个轮胎的侧偏力，m为电动车质 量，J_z为电动车辆绕Z轴的转动惯量，其单位为kgm²，a为前轴距，其单位为m，b为后 轴距，B为内外车轮轮距；

车轮侧偏角的计算，其中各个车轮的侧偏角计算方程为

α1=-δf+v+awru;]]>α2=-δf+v+awru;]]>α3=-δr+v-bwru;]]>α4=-δr+v-bwru;]]>

以上各式中假设|u|＞＞Bw_r/2；式中δ_f为前轮转向角，δ_r为后轮转向角；

车轮转速的计算，其中车轮中心平行于车轮平面的速度分量计算方程为

u1=(u-Bwr/2)2+(v+awr)2cosα1;]]>u2=(u+Bwr/2)2+(v+awr)2cosα2]]>

u3=(u-Bwr/2)2+(v-bwr)2cosα3;]]>u4=(u+Bwr/2)2+(v-bwr)2cosα4]]>

式中u₁，u₂，u₃，u₄分别为四个车轮的速度；

车轮的法向载荷的计算：车在转向时，由于有离心力作用，造成车轮法向载荷改变； 其中，离心力β为质心侧偏角，β＝arctan(v/u)，V为车体速度， 则车轮法向载荷计算方程为式中，L为电动车辆的轮距，h为质心高度；

采用前轮控制转向，后轮驱动的形式；设该车在前轮转向角为，后轮转向角δ_r＝0 时左转弯，左右驱动轮实际滑移率差为Δλ_x＝λ₃-λ₄，在车轮特性的线性区域内，偏转率以 来估算；由转向的偏转运动决定的左右驱动轮的滑移率差为其 中K₁为控制增益；通过调节K₁可得到所需的偏转运动；

以分别表征左右驱动轮在给定转向条件下的目标滑移率；对应于左转弯工况， 由系统根据路面条件确定；

由此，可得为：λ4*=λ3*-Δλ*x;]]>

根据所确定的每个驱动轮的目标滑移率，分别设计基于滑移率控制的开关变结构控制 器，其控制函数分别为：T₃＝K_Lsgn(D_L)，T₄＝K_R sgn(D_R)，再将转矩T3和T4分别输入 到左右驱动轮中；其中K_LK_R分别为控制增益。

2.根据权利要求1所述的基于滑移率的电动车差速转向控制方法，其特征在于，所 述两自由度转向模型的电子差速算法包括：车轮转速的计算模型、车轮侧偏角的计算模型； 车轮法向载荷的计算模型；电动车辆行驶动力学模型以及车轮转速控制模型；所述电动车 辆行驶动力学模型为车体受力和力矩的计算模型，所述车轮转速控制模型包括车轮转速的 计算模型和车体受力和力矩的计算模型；应用对左右驱动轮独立地分配转矩的电子差速算 法，对基于滑移率控制的电子差速转向算法进行计算并输出控制两个后轮。