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原文传递一种兼具铰接转向和转向梯形转向的全轮独立驱动铰接车辆差动协同转向系统及其控制方法

专利名称：	一种兼具铰接转向和转向梯形转向的全轮独立驱动铰接车辆差动协同转向系统及其控制方法
摘要：	本发明公开一种兼具铰接转向和转向梯形转向的全轮独立驱动铰接车辆差动协同转向系统，包括：通过连接轴铰接连接的前车体和后车体，液压转向系统，其设置在所述前车体和后车体之间；信号采集模块，其设置在驱动轮处，用于检测驱动轮转向信息；差动协同转向系统控制器，其与信号采集模块连接，用于接收所述信号采集模块的检测数据，并作出控制决策；多个驱动轮电机，其分别与所述驱动轮连接，用于驱动所述驱动轮独立转动；驱动轮电机控制器，其与所述差动协同转向系统控制器和驱动轮电机连接，用于控制所述驱动轮独立驱动。本发明还提供一种兼具铰接转向和转向梯形转向的全轮独立驱动铰接车辆差动协同转向系统的控制方法。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	吉林;22
申请人：	吉林大学
发明人：	王军年;王宪东;刘培祥;于田雨;颜庭旭;倪健土;郭德东;罗正
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910289269.9
公开号：	CN109911010A
代理机构：	北京远大卓悦知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	许小东
分类号：	B62D6/00(2006.01);B;B62;B62D;B62D6
申请人地址：	130000 吉林省长春市前进大街2699号
主权项：	1.一种兼具铰接转向和转向梯形转向的全轮独立驱动铰接车辆差动协同转向系统，其特征在于，包括：通过连接轴铰接连接的前车体和后车体，在所述前车体上设置有前驱动轮，在所述后车体上设置有中驱动轮和后驱动轮；液压转向系统，其设置在所述前车体和后车体之间，用于驱动转向；信号采集模块，其设置在驱动轮处，用于检测驱动轮转向信息；差动协同转向系统控制器，其与信号采集模块连接，用于接收所述信号采集模块的检测数据，并作出控制决策；多个驱动轮电机，其分别与所述驱动轮连接，用于驱动所述驱动轮独立转动；驱动轮电机控制器，其与所述差动协同转向系统控制器和驱动轮电机连接，用于接收所述差动协同转向系统控制器的控制决策，并控制所述驱动轮独立驱动。 2.如权利要求1所述的兼具铰接转向和转向梯形转向的全轮独立驱动铰接车辆差动协同转向系统，其特征在于，所述液压转向系统包括：两个转向梯形液压缸，其对称设置在靠近所述前驱动轮的连接轴两侧，且两端分别与前驱动轮和连接轴铰接；两个铰接转向液压缸，其对称设置在靠近所述中驱动轮的连接轴两侧，且两端分别与连接轴和后车体铰接。 3.如权利要求2所述的兼具铰接转向和转向梯形转向的全轮独立驱动铰接车辆差动协同转向系统，其特征在于，所述信号采集模块包括：多个转速传感器，其分别设置在所述驱动轮处，用于检测驱动轮转速；两个转向梯形液压缸位移传感器，其设置在所述转向梯形液压缸的活塞杆上，用于检测所述转向梯形液压缸的活塞杆的位移；两个铰接转向液压缸位移传感器，其设置在所述铰接转向液压缸的活塞杆上，用于检测所述铰接转向液压缸的活塞杆的位移；方向盘转角传感器，其设置在转向柱上，用于检测所述方向盘的转角；铰接转向操纵杆位移传感器，其设置在铰接转向操纵杆上，用于检测所述铰接转向操纵杆的位移。 4.一种兼具铰接转向和转向梯形转向的全轮独立驱动铰接车辆差动协同转向系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：按照采样周期采集车速V、转向梯形液压缸的活塞杆的位移Xf、铰接转向液压缸的活塞杆的位移X、方向盘转角Φω和方向盘转动角速度确定差动协同转向系统的工作状态；步骤2：当差动协同转向系统不工作时，车辆按照原行驶工况行驶；当差动转向系统工作时，采集方向盘转角信号和铰接转向操纵杆位移信号，确定液压转向系统的转向工况；步骤3：当液压转向系统处于转向梯形转向工况时：根据踏板信号获得总驱动转矩Tt，并分配到前轴得到前轴转矩根据车速V、方向盘转角Φω确定差动转向工作权重系数初始值kc，并对差动转向工作权重系数k进行在线寻优，所述在线寻优的目标函数为：式中，P为在线寻优的瞬时功率，λ为驱动轮电机的工作效率，n1为左前驱动轮电机的输出转速，n2为右前驱动轮电机的输出转速，k为前驱动轮轮轴的差动转向工作权重系数，Afpi为第i个转向梯形液压缸的活塞面积；xfpi为第i个转向梯形液压缸的活塞杆位移；Cftpi为第i个转向梯形液压缸的总泄漏系数，且Cftpi＝Cfipi+Cfepi，Cfipi为第i个转向梯形液压缸的内部泄漏系数，Cfepi为第i个转向梯形液压缸的外部泄漏系数；PfLi为第i个转向梯形液压缸的负载压力，且PfLi＝Pfii+Pfoi，Pfii为第i个转向梯形液压缸的进油腔压力，Pfoi为第i个转向梯形液压缸的回油腔压力，ηfi为第i个转向梯形液压缸的工作效率，c1，c2为优化边界系数；根据在线寻优得到的差动转向工作权重系数k输出左前驱动轮和右前驱动轮的驱动转矩T1,T2：当液压转向系统处于铰接转向工况时：根据踏板信号获得总驱动转矩Tt；根据车速V、铰接转向操纵杆的位移信号Xc确定差动转向工作权重系数初始值kc，并对差动转向工作权重系数k1,k2,k3进行在线寻优，所述在线寻优的目标函数为： c1kc≤k1≤c2kc，c1kc≤k2≤c2kc，c1kc≤k3≤c2kc；式中，P为在线寻优的瞬时功率，λ为驱动轮电机的工作效率，n1为左前驱动轮电机的输出转速，n2为右前驱动轮电机的输出转速，n3为左中驱动轮电机的输出转速，n4为右中驱动轮电机的输出转速，n5为左后驱动轮电机的输出转速，n6为右后驱动轮电机的输出转速，k1,k2,k3分别为前驱动轮轮轴、中驱动轮轮轴、后驱动轮轮轴的差动转向工作权重系数，Api为第i个铰接转向液压缸的活塞面积；xpi为第i个铰接转向液压缸的活塞杆位移；Ctpi为第i个铰接转向液压缸的总泄漏系数，且Ctpi＝Cipi+Cepi，Cipi为第i个铰接转向液压缸的内部泄漏系数，Cepi为第i个铰接转向液压缸的外部泄漏系数；PLi为第i个铰接转向液压缸的负载压力，且PLi＝Pii+Poi，Pii为第i个铰接转向液压缸的进油腔压力，Poi为第i个铰接转向液压缸的回油腔压力，ηi为第i个铰接转向液压缸的工作效率，c1，c2为优化边界系数；根据在线寻优得到的差动转向工作权重系数k1,k2,k3输出左前驱动轮、右前驱动轮、左中驱动轮、右中驱动轮、左后驱动轮和右后驱动轮的驱动转矩T1,T2,T3,T4,T5,T6： 5.如权利要求4所述的兼具铰接转向和转向梯形转向的全轮独立驱动铰接车辆差动协同转向系统的控制方法，其特征在于，在所述步骤3中，当液压转向系统处于转向梯形转向工况时，根据前驱动轮的滑转率对前驱动轮转矩进行修正，包括PID控制器：采集左前驱动轮和右前驱动轮的转速，计算前驱动轮、中驱动轮和后驱动轮的滑转率s以及最佳滑转率sp，当驱动轮的滑转率超过最佳滑转率时，确定前驱动轮的修正转矩：式中，Txi为第i个前驱动轮的修正转矩，e(t)为前驱动轮的滑转率和最佳滑转率的差值，e(t)＝s-sp，KP,KI,KD分别为PID控制器的比例系数、积分系数和微分系数；输出左前驱动轮和右前驱动轮修正后的驱动转矩： Tsi＝Ti-Txi；式中，Tsi为第i个前驱动轮修正后的驱动转矩，Ti为步骤3中第i个前驱动轮修正前的输出驱动转矩。 6.如权利要求4所述的兼具铰接转向和转向梯形转向的全轮独立驱动铰接车辆差动协同转向系统的控制方法，其特征在于，在所述步骤3中，当液压转向系统处于铰接转向工况时，根据驱动轮的滑转率对驱动轮转矩进行修正，包括PID控制器：采集左前驱动轮、右前驱动轮、左中驱动轮、右中驱动轮、左后驱动轮、右后驱动轮的转速，计算前驱动轮、中驱动轮和后驱动轮的滑转率s以及最佳滑转率sp，当驱动轮的滑转率超过最佳滑转率时，确定驱动轮的修正转矩：式中，Txi为第i个驱动轮的修正转矩，e(t)为驱动轮的滑转率和最佳滑转率的差值，e(t)＝s-sp，KP,KI,KD分别为PID控制器的比例系数、积分系数和微分系数；输出驱动轮修正后的驱动转矩： Tsi＝Ti-Txi；式中，Tsi为第i个驱动轮修正后的驱动转矩，Ti为第i个驱动轮修正前的输出驱动转矩。 7.如权利要求5所述的兼具铰接转向和转向梯形转向的全轮独立驱动铰接车辆差动协同转向系统的控制方法，其特征在于，在所述步骤3中，当液压转向系统处于转向梯形转向工况时，所述差动转向工作权重系数初始值kc通过全局离线寻优得到，所述离线寻优函数为：式中，J为全局离线寻优的目标函数值，ni为第i个前驱动轮电机的输出转速，tf为离线优化仿真时长。 8.如权利要求6所述的兼具铰接转向和转向梯形转向的全轮独立驱动铰接车辆差动协同转向系统的控制方法，其特征在于，在所述步骤3中，当液压转向系统处于铰接转向工况时，所述差动转向工作权重系数初始值kc通过全局离线寻优得到，所述离线寻优函数为：式中，J为全局离线寻优的目标函数值，ni为第i个驱动轮电机的输出转速，tf为离线优化仿真时长。 9.如权利要求7或8所述的兼具铰接转向和转向梯形转向的全轮独立驱动铰接车辆差动协同转向系统的控制方法，其特征在于，在所述步骤3中，c1＝0.8,c2＝1.2。 10.如权利要求9所述的兼具铰接转向和转向梯形转向的全轮独立驱动铰接车辆差动协同转向系统的控制方法，其特征在于，在所述步骤1中，当车速超过车速阈值，转向梯形液压缸的活塞杆的位移超过位移阈值，铰接转向液压缸的活塞杆的位移超过位移阈值，方向盘转角低于转角门限值，方向盘转动角速度低于角速度门限值中各项均不满足时，差动协同转向系统工作，任意一项满足时，差动协同转向系统不工作；在所述步骤2中，当采集到方向盘转角信号时，液压转向系统处于转向梯形转向工况，当采集到铰接转向操纵杆位移信号时，液压转向系统处于铰接转向工况。
所属类别：	发明专利