一種分布式車輛原地轉向控制方法、裝置、設備及車輛制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種分布式車輛原地轉向控制方法、裝置、設備及車輛，方法包括：獲取基于電機輸出性能和能源系統功率輸出能力的最大橫擺角速度；根據車輛縱向力和側向力與路面附著極限值之間的關聯關系，確定所述最大橫擺角速度的橫擺角加速度極限值；基于預設的MPC控制算法，根據所述橫擺角加速度對所述最大橫擺角速度的限制關系，確定期望橫擺角速度；根據預設的滑模控制算法，確定實現所述期望橫擺角速度所需的橫擺力矩值；基于電機最大輸出力矩，采用預設的二次規劃約束求解算法，對所述橫擺力矩值進行車輛四輪分配，確定車輛各個車輪的期望驅動力。本發明專利技術實現了通過電機轉速來精確控制車輛的橫擺速度，從而實現車輛原地轉向的目的。向的目的。向的目的。

【技術實現步驟摘要】
一種分布式車輛原地轉向控制方法、裝置、設備及車輛


[0001]本專利技術涉及車輛轉向
，具體涉及一種分布式車輛原地轉向控制方法、裝置、車載設備及車輛。

技術介紹

[0002]車輛的轉向能力一直以來都是汽車發展的重要研究方向，而最小轉彎半徑作為汽車轉向性能的重要評價參數，在很大程度上表征了車輛能夠通過彎曲狹窄地形或繞過無法越過的障礙物的能力，汽車的轉彎半徑越小，其轉向時的機動性越優。目前市面上的乘用車最小轉彎半徑在5
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8米，存在轉向靈活性不足的問題。在這種情況下，最小轉彎半徑為零的原地轉向應運而生，原地轉向能夠極大改善車輛的轉向機動性能，尤其是具有特殊用途的越野車輛，使其能夠在街道、橋頭、有障礙物阻擋的狹窄空間下完成轉向或調頭。
[0003]在目前研究中，傳統輪式車輛多為集中式驅動形式，多通過改變機械結構來實現原地轉向，沒有具體的原地轉向控制方案，原地轉向的控制對象多集中在履帶式車輛，對于履帶式車輛的原地轉向控制，為實現駕駛員對車輛原地轉向功能的可控性，現有控制方法多為將車輛方向盤轉角或加速踏板開度作為控制輸入，以決策出轉向橫擺力矩或期望橫擺角速度，通過實時調節各輪驅動轉矩進行控制目標的期望值跟蹤，最終實現原地轉向功能。
[0004]由于研究對象為履帶式車輛，其原地轉向控制方法無法在輪式車輛上應用，控制量為電機輸出轉矩，和狀態量橫擺角速度之間沒有清晰的數學關系，無法通過控制電機轉矩來精確控制當前車輛的橫擺速度，同時，未考慮電機外特性約束，當電機轉速逐漸提高時，電機最大輸出轉矩降低，整車的橫擺響應性降低。

技術實現思路

[0005]本專利技術的目的在于克服上述技術不足，提供一種分布式車輛原地轉向控制方法、裝置、車載設備及車輛，解決現有技術中無法通過控制電機轉矩來精確控制當前車輛的橫擺速度，從而實現原地轉向的技術問題。
[0006]為達到上述技術目的，本專利技術采取了以下技術方案：
[0007]第一方面，本專利技術提供了一種分布式車輛原地轉向控制方法，包括：
[0008]獲取基于分布式車輛的電機輸出性能和能源系統功率輸出能力的最大橫擺角速度；
[0009]根據車輛縱向力和側向力與路面附著極限值之間的關聯關系，確定所述最大橫擺角速度的橫擺角加速度極限值；
[0010]基于預設的MPC控制算法，根據所述橫擺角加速度極限值對所述最大橫擺角速度的限制關系，確定期望橫擺角速度；
[0011]根據預設的滑模控制算法，確定實現所述期望橫擺角速度所需的橫擺力矩值；
[0012]基于電機最大輸出力矩，采用預設的二次規劃約束求解算法，對所述橫擺力矩值進行車輛四輪分配，確定車輛各個車輪的期望驅動力。
[0013]在一些實施例中，所述根據車輛縱向力和側向力與路面附著極限值之間的關聯關系，確定所述最大橫擺角速度的橫擺角加速度極限值，包括：
[0014]采用預設的最小二乘法算法，對車輛縱向力和側向力與路面附著極限值之間的關系進行擬合，確定附著橢圓；
[0015]根據所述附著橢圓，確定附著極限縱向力；
[0016]根據所述極限縱向力、車輛電機外特性下的最大輸出力矩和能源系統的功率輸出能力的最小值，確定車輛的當前狀態縱向力；
[0017]基于所述當前狀態縱向力，根據所述附著橢圓確定所述橫擺角加速度極限值的位置，并采用預設的橫擺運動方程確定所述橫擺角加速度極限值。
[0018]在一些實施例中，所述采用預設的最小二乘法算法，對車輛縱向力和側向力與路面附著極限值之間的關系進行擬合，確定附著橢圓，包括：
[0019]根據所述車輛縱向力和側向力之間的關系曲線，構建標準橢圓模型；
[0020]構建預設的多項式距離所述標準橢圓模型的代數距離的樣本點集合；
[0021]采用預設的拉格朗日函數，以所述樣本點集合中的代數距離和最小為目標，對所述標準橢圓模型進行擬合，確定所述附著橢圓。
[0022]在一些實施例中，所述基于預設的MPC控制算法，根據所述橫擺角加速度對所述最大橫擺角速度的限制關系，確定期望橫擺角速度，包括：
[0023]構建基于車輛質心為坐標原點的坐標系，基于MPC控制器，根據車輛質心相對所述坐標系橫縱坐標的偏移量以及車輛橫擺角，建立車輛運動學模型；
[0024]采用預設的泰勒展開法對所述車輛運動學模型進行變形，獲得原地轉向車輛誤差模型；
[0025]根據車輛的質心偏移量最小化原理，采用預設的迭代法，確定車輛原地轉向預測模型；
[0026]根據控制量極限約束和控制增量約束，采用預設的二次規劃算法，對所述車輛原地轉向預測模型進行規劃，確定所述期望橫擺角速度。
[0027]在一些實施例中，所述確定車輛原地轉向預測模型之前，還包括：
[0028]根據方向盤轉角輸入對期望橫擺角速度的影響程度，確定方向盤轉角輸入與期望橫擺角速度之間的轉向控制模型；
[0029]將所述轉向控制模型和原地轉向車輛誤差模型進行整合，獲得原地轉向狀態量模型；
[0030]對所述原地轉向狀態量模型進行迭代，獲得車輛原地轉向預測模型。
[0031]在一些實施例中，所述根據預設的滑?？刂扑惴?，確定實現所述期望橫擺角速度所需的橫擺力矩值，包括：
[0032]根據狀態點靠近滑模面的速度，采用預設的飽和函數，確定橫擺角速度與滑模面的關聯關系；
[0033]根據所述橫擺角速度與滑模面的關聯關系對車輛橫擺運動的影響，確定實現所述期望橫擺角速度所需的橫擺力矩值。
[0034]在一些實施例中，所述采用預設的二次規劃約束求解算法，確定車輛各個車輪的期望驅動力，包括：
[0035]基于附著橢圓，確定輪胎的附著率；
[0036]根據輪胎利用率方差和四輪利用率之和最小作為優化目標，以四輪縱向力為控制量，采用預設的二次規劃模型，確定車輛各個車輪的期望驅動力。
[0037]第二方面，本專利技術還提供了一種分布式車輛原地轉向控制裝置，包括：
[0038]獲取模塊，用于獲取基于電機輸出性能和能源系統功率輸出能力的最大橫擺角速度；
[0039]橫擺角加速度確定模塊，用于根據車輛縱向力和側向力與路面附著極限值之間的關聯關系，確定所述最大橫擺角速度的橫擺角加速度極限值；
[0040]期望橫擺角速度確定模塊，用于基于預設的MPC控制算法，根據所述橫擺角加速度對所述最大橫擺角速度的限制關系，確定期望橫擺角速度；
[0041]橫擺力矩值確定模塊，用于根據預設的滑?？刂扑惴?，確定實現所述期望橫擺角速度所需的橫擺力矩值；
[0042]期望驅動力確定模塊，用于基于電機最大輸出力矩，采用預設的二次規劃約束求解算法，對所述橫擺力矩值進行車輛四輪分配，確定車輛各個車輪的期望驅動力。
[0043]第三方面，本專利技術還提供了一種車載設備，包括：處理器和存儲器；
[0044]所述存儲器上存儲有可被所述處理器執行的計算機可讀程序；
[0045]本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種分布式車輛原地轉向控制方法，其特征在于，包括：獲取基于分布式車輛的電機輸出性能和能源系統功率輸出能力的最大橫擺角速度；根據車輛縱向力和側向力與路面附著極限值之間的關聯關系，確定所述最大橫擺角速度的橫擺角加速度極限值；基于預設的MPC控制算法，根據所述橫擺角加速度極限值對所述最大橫擺角速度的限制關系，確定期望橫擺角速度；根據預設的滑?？刂扑惴ǎ_定實現所述期望橫擺角速度所需的橫擺力矩值；基于電機最大輸出力矩，采用預設的二次規劃約束求解算法，對所述橫擺力矩值進行車輛四輪分配，確定車輛各個車輪的期望驅動力。2.根據權利要求1所述的分布式車輛原地轉向控制方法，其特征在于，所述根據車輛縱向力和側向力與路面附著極限值之間的關聯關系，確定所述最大橫擺角速度的橫擺角加速度極限值，包括：采用預設的最小二乘法算法，對車輛縱向力和側向力與路面附著極限值之間的關系進行擬合，確定附著橢圓；根據所述附著橢圓，確定附著極限縱向力；根據所述極限縱向力、車輛電機外特性下的最大輸出力矩和能源系統的功率輸出能力的最小值，確定車輛的當前狀態縱向力；基于所述當前狀態縱向力，根據所述附著橢圓確定所述橫擺角加速度極限值的位置，并采用預設的橫擺運動方程確定所述橫擺角加速度極限值。3.根據權利要求2所述的分布式車輛原地轉向控制方法，其特征在于，所述采用預設的最小二乘法算法，對車輛縱向力和側向力與路面附著極限值之間的關系進行擬合，確定附著橢圓，包括：根據所述車輛縱向力和側向力之間的關系曲線，構建標準橢圓模型；構建預設的多項式距離所述標準橢圓模型的代數距離的樣本點集合；采用預設的拉格朗日函數，以所述樣本點集合中的代數距離和最小為目標，對所述標準橢圓模型進行擬合，確定所述附著橢圓。4.根據權利要求1所述的分布式車輛原地轉向控制方法，其特征在于，所述基于預設的MPC控制算法，根據所述橫擺角加速度對所述最大橫擺角速度的限制關系，確定期望橫擺角速度，包括：構建基于車輛質心為坐標原點的坐標系，基于MPC控制器，根據車輛質心相對所述坐標系橫縱坐標的偏移量以及車輛橫擺角，建立車輛運動學模型；采用預設的泰勒展開法對所述車輛運動學模型進行變形，獲得原地轉向車輛誤差模型；根據車輛的質心偏移量最小化原理，采用預設的迭代法，確定車輛原地轉向預測模型；根據控制量極限約束和控制增量約束，采用預設的二次規劃算法，對所述車輛原地轉向預測模型進行規劃...

【專利技術屬性】
技術研發人員：向小龍，付暢，趙文虎，王龍，黃祖勝，
申請(專利權)人：東風越野車有限公司，
類型：發明
國別省市：