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原文传递四轮独立驱动电动汽车转向工况下的力矩分配方法

专利名称：	四轮独立驱动电动汽车转向工况下的力矩分配方法
摘要：	四轮独立驱动电动汽车转向工况下的力矩分配方法，属于新能源汽车控制领域，为了解决FWID‑EV在转向下的动力性和稳定性的问题，模糊控制器以模糊控制算法进行车辆转向角、转角变化量的模糊分类，得到调整驱动力矩；由调整驱动力矩对初始驱动力矩进行调整，得到修正的驱动力矩；修正的驱动力矩作为最优力矩分配控制器的输入，且最优力矩分配控制器执行最优力矩分配算法，以确定分配给四个车轮的力矩；效果是能够实现更符合转弯实际车轮力矩分配。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	大连理工大学
发明人：	郭烈;岳明;李琳辉;赵一兵;许林娜;冯金盾
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201910602546.7
公开号：	CN110293853A
代理机构：	大连智高专利事务所(特殊普通合伙)
代理人：	刘斌
分类号：	B60L15/28(2006.01);B;B60;B60L;B60L15
申请人地址：	116023 辽宁省大连市甘井子区凌工路2号
主权项：	1.一种四轮独立驱动电动汽车转向工况下的力矩分配方法，其特征在于：模糊控制器以模糊控制算法进行车辆转向角、转角变化量的模糊分类，得到调整驱动力矩；由调整驱动力矩对初始驱动力矩进行调整，得到修正的驱动力矩；修正的驱动力矩作为最优力矩分配控制器的输入，且最优力矩分配控制器执行最优力矩分配算法，以确定分配给四个车轮的力矩；其中，最优力矩分配算法的目标函数的第一项是车辆需求横摆力矩与车辆转向的实际横摆力矩之间的差值，而车辆需求横摆力矩是所述的修正的驱动力矩，目标函数的第二项是轮胎利用率。 2.如权利要求1所述的四轮独立驱动电动汽车转向工况下的力矩分配方法，其特征在于：最优力矩分配算法的执行步骤是：构造目标函数，建立约束条件，求解并进行最优力矩分配。 3.如权利要2所述的四轮独立驱动电动汽车转向工况下的力矩分配方法，其特征在于：约束条件的第一项是四个车轮的滑移率，约束条件的第二项是电机的扭矩转速特性，约束条件的第三项是轮胎力。 4.如权利要2所述的四轮独立驱动电动汽车转向工况下的力矩分配方法，其特征在于：由目标函数和约束条件得到二次规划标准式，用有效集法对其进行求解，并在求解中构造几何序列对其逼近。 5.如权利要1所述的四轮独立驱动电动汽车转向工况下的力矩分配方法，其特征在于：驾驶员速度模型选用PID闭环反馈模型作为驾驶员闭环控制器，跟随驾驶员需求的理想车速，控制输入为车辆实际车速和理想车速间的差，控制输出为油门开度，通过速度差值与驾驶员反应时间决策出油门开度，连接油门工作特性表，输出当前所需输出驱动力矩为初始力矩。 6.如权利要1所述的四轮独立驱动电动汽车转向工况下的力矩分配方法，其特征在于：模糊控制器以模糊控制算法进行车辆转向角、转角变化量的模糊分类，得到调整驱动力矩的方法是：对四轮独立驱动电动汽车的驾驶转角信号进行采集，得出前轮转角以及前轮转角变化率的取值范围，将前轮转角论域取为[-60，60]，规定车轮左转向时为正，右转向时为负；前轮转角的模糊论域是[-60，-40，-20，0，20，40，60]，其被定义为7个模糊子集[NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB]，NB表示前轮转角在-60度左右，NM表示前轮转角在-50～-30度之间，NS表示前轮转角在-30～-10度，ZO表示前轮转角在-10～10度之间，PS表示前轮转角在10～30度之间，PM表示前轮转角在30～50度之间，PB表示前轮转角在60度左右；前轮转角变化率的模糊论域范围为[0，1]，模糊语言子项定义为[FA，MI，SL，ZO]，FA表示前轮转角变化率绝对值在0.75～1之间，MI表示前轮转角变化率绝对值在0.5～0.75之间，SL表示前轮转角变化率绝对值在0.25～0.5之间，ZO表示前轮转角变化率绝对值在0～0.25之间；模糊控制器的输出为左前轮和右前轮的纵向转矩差，将其论域定为[-8080]，其模糊语言表示为[NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB]，模糊规则见下表；由模糊规则得到调整驱动力矩。 7.如权利要6所述的四轮独立驱动电动汽车转向工况下的力矩分配方法，其特征在于：汽车左前轮与右前轮产生的力矩差为：式中：Tc1为左轮的驱动力矩，Tc2为右轮的驱动力矩，Td1为左轮的转向驱动力矩，Td2为右轮的转向驱动力矩，Fx1为左轮的驱动力，Fx2为右轮的驱动力，lc为左右车轮的轮距，r为车轮半径；汽车在转向工况下，若汽车外侧车轮的转矩大于内侧车轮转矩，在整个转向过程中按下式对所述原始驱动力矩进行修正，得到修正驱动力矩：式中： Td为所述原始驱动力矩，T1'为左前轮修正驱动力矩，T2'为右前轮修正驱动力矩，ΔTd为调整驱动力矩。 8.如权利要2所述的四轮独立驱动电动汽车转向工况下的力矩分配方法，其特征在于：所述的目标函数是：其中：Wu是驱动力矩矩阵u的权重矩阵；u是驱动力矩矩阵，u＝[T1',T2',T3,T4]T；ξ为权重系数；Wv为分配误差的权重矩阵； b为二次规划的线性矩阵；A为二次规划的权重矩阵；Fx为车轮的驱动力、Mx为横摆力矩；δf为前轮转角、r为车轮半径、lw为车轮轮距、lf为车辆重心到前轴的距离。 9.如权利要8所述的四轮独立驱动电动汽车转向工况下的力矩分配方法，其特征在于：所述的约束条件是：目标函数的约束条件第一项：四个车轮的滑移率调整力矩；将其转化为二次规划问题中等式约束的数学形式：其中，si为1或0(i＝1,2,3,4)，若滑移率大于0.2则si取1，若不大于si取0，Ts1为左前轮滑移率调整力矩、Ts2为右前轮滑移率调整力矩、Ts3为左后轮滑移率力矩，Ts4为右后轮滑移率力矩；目标函数的约束条件第二项：电机的扭矩转速特性；将其转化为二次规划问题中等式约束的数学形式： Tbrmax≤Ti≤Tdrmax 其中，Tbrmax为电机能够给予的制动力矩极大值，Ti为力矩分配器最终分给四个电机的力矩，Tdrmax为电机所能够给予的驱动力矩极小值。目标函数的约束条件第三项：轮胎力；将其转化为二次规划问题中等式约束的数学形式：其中，i＝1,2,3,4，分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮，r为车轮半径，μ为路面附着系数，Txi为车轮纵向力矩，Fyi为车轮横向力，Fzi为车轮垂直作用力；对三个约束条件进行整理，形成二次规划问题的约束条件： 10.如权利要9所述的四轮独立驱动电动汽车转向工况下的力矩分配方法，其特征在于：所述求解并进行最优力矩分配：二次规划标准式如下：其中：Wu是驱动力矩矩阵u的权重矩阵；u是驱动力矩矩阵，u＝[T1',T2',T3,T4]T；ξ为权重系数；Wv为分配误差的权重矩阵； b为二次规划的线性矩阵；A为二次规划的权重矩阵；Fx为车轮的驱动力、Mx为横摆力矩；δf为前轮转角、r为车轮半径、lw为车轮轮距、lf为车辆重心到前轴的距离；umin为驱动力矩最小值矩阵、umax为驱动力矩的最大值矩阵。对式(17)构造几何序列去逼近，以使得对其用有效集法进行求解，求解过程如下：将约束条件中的不等式写为矩阵形式选择满足式(18)的起始点u0，用W表示在该点处的有效约束指标集，设定uk(k＝0,1,2,...,N-1)沿着dk方向搜索，其中N为第k次搜索次数，dk为沿着梯度最小方向下降的步长，将式(18)中两个约束指标看成等式约束，式(18)写为：其中，uk为第k次搜索的u值，di为搜索步长；若uk+di是问题可行解，则步长αk＝1，uk+1＝uk+di，根据下式求解出拉格朗日乘子如果乘子λ≥0，最优解就是uk+1，如果λ＜0,则将最小λ所对应的约束条件移出约束指标集W，进行下一次uk的迭代；若uk+di不是问题可行解，通过式(21)求出满足可行条件的最大步长αk，修正有效集序列； αk＝max{αk∈[0,1]:umin≤uk+αkdi≤umax} (21) 令uk+1＝uk+αkdi，将此迭代点与当前有效约束加入工作集中开始下一次更新，如此循环，最终找到可行域内最佳点。
所属类别：	发明专利