[发明专利]用于电传动履带车辆控制的驾驶员信号解析方法

摘要

本发明属于电传动履带车辆控制技术领域，具体涉及一种用于电传动履带车辆控制的驾驶员信号解析方法。本发明利用加速踏板开度与制动踏板开度之差确定目标车速，通过限制目标车速和实际车速的差值来实现加减速斜率控制；利用方向盘转角、侧滑极限转向半径确定双侧电机目标转速之差，从而确定双侧电机各自目标转速与实际转速之差，通过PI调节器得到各自驱动转矩，使得车辆完成直驶和转向功能，并且不会出现转向半径过小而发生侧滑的控制方法。

主权项

1.一种用于电传动履带车辆控制的驾驶员信号解析方法，其特征在于，所述解析方法基于双电机驱动的履带车辆动力传动系统来实施，所述动力传动系统包括：动力辅助单元(1)、左电机控制器(2)、左侧电机(3)、左侧变速及侧传动装置(4)、左侧主动轮(5)、右电机控制器(6)、右侧电机(7)、右侧变速及侧传动装置(8)、油门踏板(9)、整车控制器(10)、方向盘(11)、制动踏板(12)、右侧主动轮(13)；所述动力辅助单元(1)用于提供两路用于驱动两侧电机的电能至左电机控制器(2)和右电机控制器(6)；所述左电机控制器(2)用于将来自动力辅助单元(1)的直流电的电能转换为三相交流电的电能，并根据整车控制器(10)的指令控制左侧电机(3)工作；所述右电机控制器(6)用于将来自动力辅助单元(1)的直流电的电能转换为三相交流电的电能，并根据整车控制器(10)的指令控制右侧电机(7)工作；所述左侧电机(3)及右侧电机(7)分别用于将所述三相交流电的电能转换为机械能，输出机械功率；所述左侧电机(3)输出的机械功率经左侧变速及侧传动装置(4)传递至左侧主动轮(5)，右侧电机(7)输出的机械功率经右侧变速及侧传动装置(8)传递至右侧主动轮(13)，从而驱动车辆行驶；系统工作时，由整车控制器(10)采集油门踏板(9)的开度、制动踏板(12)的开度及方向盘(11)的转角信号，以解释驾驶意图，并发送左侧电机(3)的目标驱动转矩指令给左电机控制器(2)，发送右侧电机(7)的目标驱动转矩指令给右电机控制器(6)，由左电机控制器(2)和右电机控制器(6)来分别使各自对应侧的电机输出相应的驱动转矩，带动对应的变速及侧传动装置、主动轮旋转；当两侧电机的转速相等时，履带车辆执行直驶；当两侧电机出现转速差时，履带车辆执行转向；所述驾驶员信号解析方法包括如下步骤：步骤S1：整车控制器(10)进行初始化，读入包括路面行驶阻力系数f、最大转向阻力系数μ_max、路面附着系数变速器传动比i_b、侧传动比i_c、车辆中心距B、车长L、车重m、主动轮半径r在内的整车的预置参数，读入包括允许的最大车速Vmax、增速率最大值ΔVref_max在内的预置控制参数，读入固有的转向安全系数δ随车速V变化的离散化曲线图，读入固有的两侧电机的T‑n特性曲线；然后转入步骤S2；步骤S2：计算最小相对转向半径ρmin与车速V之间的对应关系，并制成二维表格；根据预置参数，计算车速V对应的最小相对转向半径ρmin，有判别式如下：其中，g是重力加速度；V(k)是当前步长的车速；k是步长；第一式是离心力不超过地面附着极限的判别式，第二式是外侧履带牵引力不超过附着极限的判别式，ρmin为满足该组判别式的最小ρ值；由此即可获得最小相对转向半径曲线并离散化为映射关系：ρmin＝map(V)然后转入步骤S3；步骤S3：整车控制器(10)接收油门踏板信号a(k)、制动踏板信号b(k)、方向盘转角信号s(k)，并且分别对其进行归一化处理，得到归一化的油门踏板信号Sa(k)、归一化的制动踏板信号Sb(k)、归一化的方向盘转角信号Ss(k)；然后转入步骤S4；步骤S4：整车控制器(10)接收当前的反馈车速Vfbk(k)、左电机反馈转速NLfbk(k)、右电机反馈转速NRfbk(k)；然后同时执行步骤S5及步骤S12；步骤S5：根据归一化的油门踏板信号Sa(k)、归一化的制动踏板信号Sb(k)、当前允许的最大车速Vmax(k)计算驾驶员的期望车速Vref(k)；Vref(k)＝(Sa(k)‑Sb(k))*Vmax(k)然后转入步骤S6；步骤S6：根据驾驶员的期望车速Vref(k)、当前的反馈车速Vfbk(k)，计算履带车辆的目标车速差ΔVref(k)；ΔVref(k)＝Vref(k)‑Vfbk(k)然后转入步骤S7；步骤S7：根据归一化的制动踏板信号Sb(k)计算履带车辆目标车速减速率的最小值ΔVrefmin(k)；ΔVrefmin(k)＝(1+Kb·Sb(k))ΔVmin其中，ΔVmin为当履带车辆自由滑行时的减速率，ΔVmin<0；Kb是制动踏板的增益系数；然后转入步骤S8；步骤S8：判断目标车速差ΔVref(k)与增速率最大值ΔVrefmax的关系，如果ΔVref(k)<ΔVrefmax，说明目标车速差未超出增速率最大值，目标车速差在可调节的范围之内，转至步骤S9；反之则可判定目标车速差过大，可能会导致后续调节不稳定等情况，需要对其进行限制，转至步骤S10；步骤S9：判断目标车速差ΔVref(k)与减速率最小值ΔVrefmin(k)的关系，若ΔVref(k)>ΔVrefmin(k)，说明目标车速差在合理范围，不需要对其进行限制，转至步骤S15；反之则可判定目标车速差过小，会导致电动机发电电流过大的情况，需要对其进行限制，转至步骤S11；步骤S10：由于目标车速差过大，因此将其限制为增速率最大值ΔVrefmax；ΔVref(k)＝ΔVrefmax然后转入步骤S15；步骤S11：由于目标车速差过小，因此将其限制为减速率最小值ΔVrefmin(k)；ΔVref(k)＝ΔVrefmin(k)然后转入步骤S15；步骤S12：根据履带车辆当前的反馈车速Vfbk(k)、转向安全系数δ[Vfbk(k)]、以及离散化的最小相对转向半径曲线，确定当前车速下履带车辆不发生侧滑所能实现的最小相对转向半径ρmin(k)；ρmin(k)＝δ[Vfbk(k)]·map[Vfbk(k)]然后转入步骤S13；步骤S13：根据最小相对转向半径ρmin(k)将归一化的方向盘转角信号Ss(k)修正为Ss’(k)，保证履带车辆实现安全转向；修正式为：式中，Ks是转向修正系数；然后转入步骤S14；步骤S14：根据最小相对转向半径ρmin(k)、左右电机的反馈转速NLfbk(k)、NRfbk(k)以及修正后的方向盘转角信号Ss’(k)计算两侧电机目标转速差ΔNref(k)，然后转至步骤15；式中，Kn为转速差修正系数，该系数与变速机构传动比有关；步骤S15：根据目标车速差ΔVref(k)和两侧电机目标转速差ΔNref(k)分别确定左右两侧电机各自的目标转速差，即左侧电机的目标转速差ΔNLref(k)、右侧电机的目标转速差ΔNRref(k)，转至步骤S16；步骤S16：将上一步得到的左侧电机的目标转速差ΔNLref(k)、右侧电机的目标转速差ΔNRref(k)分别经过PI调节器处理，分别得到左侧电机的目标驱动转矩TLref(k)和右侧电机的目标驱动转矩TRref(k)；然后转入步骤S17；步骤S17：整车控制器将左侧电机目标驱动转矩TLref(k)和右侧电机目标驱动转矩TRref(k)发送两侧电机控制器，控制两侧电机输出相应的驱动转矩，使车辆完成直驶或转向；跳转至步骤S3，进行k+1控制周期内的实时控制。