[发明专利]多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法和设备

权利要求书

1.一种多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法，其特征在于，包括：

就制动工况下多点独立轮边驱动车辆的每一车轮，构建车轮旋转运动方程；基于所述车轮旋转运动方程，结合车轮垂直方向载荷与车轮受到地面制动力的关系，建立整车运动方程；

车辆运行过程中，获取多点独立轮边驱动车辆实时速度，结合整车运动方程构建车辆滑模变控制系统，计算车辆实时的制动力矩；

判断所述多点独立轮边驱动车辆的运动状态，根据运动状态确定制动力矩类型。

2.根据权利要求1所述的多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法，其特征在于，车辆制动工况下，所述车轮旋转运动方程为：

其中，I为车轮转动惯量，为车轮转动角速度，F₁为车轮受到的地面制动力，M为车轮制动力矩，R为轮胎的滚动半径；

车轮垂直方向上的载荷与车轮受到的地面制动力之间的关系如公式(2)所示：

F₁＝μF_N (2)

其中，μ为地面与轮胎的附着系数，F_N为地面对车轮的垂向支撑力；

则整车的运动方程为：

其中，M为整车质量，为车辆纵向加速度，F_Ni为地面对车辆不同车轮的垂向支撑力。

3.根据权利要求1所述的多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法，其特征在于，构建车辆滑模变控制系统的步骤包括：

基于每一车轮上安装的加速度传感器，根据实时的加速度传感器读数，计算车辆实时速度；包括车辆行驶方向的车速为v_x，垂直于路面的车速为v_y；

基于车辆实时速度，计算对应车轮纵向滑移率λ，对车轮纵向滑移率求导，确定最佳滑移率和实际滑移率的差值；

采用比例积分的滑模面，求导后基于最佳滑移率和实际滑移率的差值确定控制率，并得到制动力矩方程。

4.根据权利要求3所述的多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法，其特征在于，车轮纵向滑移率λ表示为公式(3)：

对其求导表示为公式(4)：

将公式(1)和公式(2)代入公式(4)，得到公式(5)：

最佳滑移率与实际滑移率的差值为：

e＝λ-λ_d (6)

式中e为滑移率差值，λ_d为最佳滑移率；

在保证控制系统趋近速度的同时削弱抖振，采用比例积分的滑模面：

s＝e+k∫edt (16)

k为趋近律系数；

求导后将滑移率差值与式(5)代入，得到公式(6)：

趋近律的选择原则为：在系统状态运动点距离切换面大于预设距离时，使得状态运动点趋向速度大于预设速度，提升系统动态响应；当状态运动点趋近切换面时，使状态运动点趋向速度大于预设速度，则系统产生的抖振变小；故选择如下控制率：

其中ξ₁、ξ₂、η为常数；

则制动力矩公式表示为：

5.根据权利要求4所述的多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法，其特征在于，对制动力矩进行修正后，得到公式(9)：

式中，σ为修正限值，r为轮胎自由半径，T为经过修正的车辆制动力矩，δ为修正系数，M_λ为正常行驶情况下最佳滑移率对应的制动力矩。

6.根据权利要求4所述的多点独立轮边驱动车辆转矩协同制动控制方法，其特征在于，车辆运动状态类型包括：

正常行驶状态、轮胎弹离地面及轮胎未拖离地面但地面支撑力小于实际值的状态。