[发明专利]轮毂驱动电动汽车的电子差速控制系统

权利要求书

1.轮毂驱动电动汽车的电子差速控制系统，其特征在于：所述系统包括电子差速控制器、轮毂电机驱动器、角度传感器、油门位置传感器、驱动轮实际转速检测模块；所述角度传感器用于测量方向盘转角，所述驱动轮实际转速检测模块用于测量轮毂电机实际转速，所述角度传感器和油门位置传感器通过CAN总线与电子差速控制器通信；

所述电子差速控制器包括Ackerman转向模型计算模块和PID神经元网络PIDNN控制模块；Ackerman转向模型计算模块根据角度传感器所测得的车辆转向角δ和油门位置传感器所测得的车辆目标行驶速度v_c的值，计算得到车辆转向行驶时内、外侧驱动轮目标速度分别为v₁、v₂；Ackerman转向模型计算模块根据车辆转向角δ和目标行驶速度v_c的值计算得到车辆转向行驶时内、外侧驱动轮目标速度v₁、v₂表达式分别为：

式中：K为内、外侧轮转向节点距离，L为轴距；

驱动轮实际转速检测模块通过检测轮毂电机霍尔信号计算得到内、外侧驱动轮实际速度分别为v₁'、v₂'；

将内、外侧驱动轮实际速度与目标速度的偏差分别作为PIDNN控制模块的输入，计算得到各驱动轮PWM调速信号，并通过电机驱动器完成对驱动轮转速的闭环控制，使驱动轮实际速度跟随目标速度，实现差速控制。

2.根据权利要求1所述的轮毂驱动电动汽车的电子差速控制系统，所述PIDNN控制模块将PID控制规律与神经元网络有效的融合，SPIDNN是PIDNN的最基本形式，其基本结构由一个2×3×1的三层前向神经元网络组成：分别为包含两个神经元的输入层、三个神经元的隐含层以及一个神经元的输出层；对于SPIDNN单变量控制系统，为了使系统控制量的给定值r与其反馈值y的偏差e作为SPIDNN隐含层的输入，输入层到隐含层的连接权重初值设定为：

w_1j＝+1，w_2j＝-1

式中：w_ij为输入层到隐含层连接权重值；

隐含层到输出层连接权重初值的选择原则是使其在连接权重初值时的输出等价于系统采用PID控制器时的输出，因此将隐含层到输出层连接权重初值分别设定为系统采用PID控制器时各环节的系数，即：

w'₁＝K_P，w'₂＝K_I，w'₃＝K_D

式中：w'_j为隐含层到输出层连接权重值；K_P、K_I、K_D分别为PID控制器比例、积分、微分环节系数；

各连接权重取初值时，SPIDNN控制系统的输出为：

式中：k为采样序号；e(k)为第k次采样时刻系统控制量的给定值r与其反馈值y的偏差；e(k)为第k-1次采样时刻系统控制量的给定值r与其反馈值y的偏差；

SPIDNN各连接权重取初值时，其控制系统的输出等价于PID控制器输出，拥有与PID控制器近似的控制效果，再通过反向算法在线训练和学习以调整网络连接权重w_ij、w'_j的值，从而使SPIDNN兼备PID控制器和神经元网络的优点，提升系统的鲁棒性，达到更好的控制效果。

3.根据权利要求2所述的轮毂驱动电动汽车的电子差速控制系统，其特征在于：该电子差速控制系统应用于前轮转向、两后轮采用轮毂电机独立驱动的电动汽车。