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原文传递平衡臂式六轮独立驱动智能底盘转矩分配方法

专利名称：	平衡臂式六轮独立驱动智能底盘转矩分配方法
摘要：	本发明公开了一种平衡臂式六轮独立驱动智能底盘转矩分配方法，该转矩分配方法能够充分发挥平衡臂式六轮独立驱动智能底盘的优势，解决因平衡臂旋转导致车轮垂向载荷发生变化进而影响转矩分配的问题，并降低对系统建模精度的要求，解决因轮胎侧偏刚度、底盘横摆转动惯量等测量不准确导致的建模误差，同时，在自适应终端滑模控制中建立的滑模面引入了一项非线性项，该滑模面相较于普通线性滑模面的突出优点是可以使系统状态在有限时间内收敛至平衡原点，从而提高系统响应。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江天尚元科技有限公司
发明人：	马芳武;邢彪;代凯;吴量;袁道发;冯曙
专利状态：	有效
申请日期：	2021-12-06T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-18T00:00:00+0800
申请号：	CN202111511717.9
公开号：	CN114194035A
代理机构：	宁波奥圣专利代理有限公司
代理人：	谢潇
分类号：	B60L15/20;B60L15/32;B;B60;B60L;B60L15;B60L15/20;B60L15/32
申请人地址：	315191 浙江省宁波市鄞州区姜山镇科技园区东一路
主权项：	1.平衡臂式六轮独立驱动智能底盘转矩分配方法，其特征在于，包括以下步骤： S1：整车控制器获取驾驶员输入的前轮转角及请求的车速的信息，并控制底盘反馈实时的质心侧偏角、横摆角速度、纵向加速度、横向加速度和纵向车速的信息； S2：建立平衡臂式六轮独立驱动智能底盘的坐标系，该底盘采用前两轮阿克曼转向，后四轮中同侧的两车轮分别通过一个平衡臂相连，平衡臂中部与底盘主体转动连接，该底盘的坐标系以底盘前进方向为X轴正方向，以底盘前进方向左侧为Y轴正方向，以垂直底盘主体向上的方向为Z轴正方向；根据建立的坐标系建立前轮转向六轮独立驱动智能底盘的理想二自由度模型：其中，m为底盘质量；a为底盘的前轴距质心距离，b为底盘的平衡臂的中点距质心距离，c为底盘的中轴距质心距离，d为底盘的后轴距质心距离；u为底盘反馈的纵向车速，即质心沿X轴方向速度；k1为底盘的前轴等效侧偏刚度，k2为底盘的中轴等效侧偏刚度，k3为底盘的后轴等效侧偏刚度；Iz为底盘的横摆转动惯量；βd为底盘的理想质心侧偏角，γd为底盘的理想横摆角速度；为底盘的理想质心侧偏角的导数，为底盘的理想横摆角速度的导数；δf为前轮转角；底盘在稳态情况下，和分别等于零，代入上述公式，求取底盘在稳态情况下的横摆角速度值，并以此值作为底盘的理想横摆角速度γd； S3：通过自适应终端滑模控制，求得底盘的附加横摆力矩ΔM，具体流程为： S31：列出平衡臂式六轮独立驱动智能底盘前轮转向的横摆运动方程如下：其中，β为底盘反馈的质心侧偏角；γ为底盘反馈的横摆角速度，为γ的导数；为了后续便于描述，令： σ3＝-ak1，σ4＝Iz；则横摆运动方程可表示为： S32：取跟踪误差e为：e＝γ-γd；取滑模面s为：其中，c，d，p，q均为常数，c，d＞0，p，q为正奇数，且p＞q；该滑模面引入了一项非线性项，当跟踪误差e远离平衡原点时，ce起主要作用，保证e具有较快的收敛速度；当e接近平衡原点时，deq/p起主要作用，保证系统状态的有限时间收敛特性；横摆运动方程可进一步表示为：取等速趋近控制律为：其中，为s的导数；为e的导数；η为常数，表示趋近切换面的速率；因此，底盘的附加横摆力矩ΔM为：其中，sgn(s)为符号函数； S33：取Lyapunov函数为：其中，为σk的估计值，k取值为1，2，3，4，τk为常数； S34：横摆运动方程系数σk的自适应律的求解：其中，为的导数；取自适应率为：因此，当且仅当s＝0时，根据Lasalle不变性原理，闭环系统为渐进稳定，即当t→∞时，s→0；为了防止因过大而导致ΔM不准确，需要通过自适应率的设计使的变化在范围内，采用一种映射自适应算法，对自适应率进行修正：其中： S35：附加横摆力矩ΔM可表示为：求得ΔM的值； S4：进行速度跟随控制，即根据驾驶员请求的车速ud与底盘反馈的纵向车速u的差值eu做PI控制，求得维持驾驶员请求的车速所需的纵向力矩请求T： T＝Kpeu+Ki∫0teudt 其中，Kp为比例项系数，Ki为积分项系数； S5：进行驱动力分配控制，即根据自适应终端滑模控制求得的ΔM与速度跟随控制求得的T，通过序列二次规划算法SQP求取底盘的六轮驱动力：为了便于表述，引入轮胎负荷率ρj：其中，fl，fr，ml，mr，rl，rr分别代表底盘的前左轮、前右轮、中左轮、中右轮、后左轮、后右轮，Fxj为车轮纵向力，Fzj为车轮垂向载荷，μ为路面附着系数，Tj为底盘的车轮转矩，r为轮胎滚动半径； Fzj通过以下公式求得：其中，g为重力加速度，ax为底盘反馈的纵向加速度，ay为底盘反馈的横向加速度，h为质心高度，W为轮距；J为单平衡臂绕两平衡臂中点连线的转动惯量，假设底盘主体左右两侧的平衡臂的转动惯量相同；αl为左平衡臂绕两平衡臂中点连线的角加速度，αr为右平衡臂绕两平衡臂中点连线的角加速度；底盘的六轮驱动力通过求解如下优化目标函数获得： min J＝∑[ρj-E(ρj)]2+εE(ρj) Tfl+Tfr+Tml+Tmr+Trl+Trr＝T 0≤Tj≤min(Tmax，μFzir) 其中，E(ρj)为轮胎负荷率的平均值，ε为权重系数，Tmax为轮毂电机所能提供的最大力矩；整车控制器将所求得的底盘的车轮转矩Tj发送给底盘各轮毂电机控制执行。
所属类别：	发明专利