一種輪邊電機(jī)驅(qū)動車輛轉(zhuǎn)向控制策略

陳路明 賈琦

【摘? 要】為提高輪邊電機(jī)驅(qū)動車輛轉(zhuǎn)向靈活性，論文提出了一種新型轉(zhuǎn)向策略，建立了基于直接橫擺力矩控制的轉(zhuǎn)向控制結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，設(shè)計了模糊控制器對橫擺角速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制內(nèi)、外側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)矩差產(chǎn)生橫擺力矩，進(jìn)行轉(zhuǎn)向控制。Adams和Matlab聯(lián)合仿真實驗證明了該控制策略改善了車輛的轉(zhuǎn)向性能和穩(wěn)定性。

【Abstract】In order to improve the steering flexibility of vehicles driven by wheel-side motors， a new steering strategy is proposed and a steering control structure based on direct yaw moment control is established. In this structure， a fuzzy controller is designed to adjust the yaw angular velocity， and the torque difference between the inner and outer motor generates yaw torque for steering control. The joint simulation experiment of Adams and Matlab proves that the control strategy improves the steering performance and stability of the vehicle.

【關(guān)鍵詞】輪邊電機(jī);直接橫擺力矩;轉(zhuǎn)向控制;仿真

【Keywords】wheel-side motor; direct yaw moment control; steering control; simulation

【中圖分類號】U461.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）10-0148-02

1 引言

電驅(qū)動車輛轉(zhuǎn)向控制是車輛動力學(xué)控制的一個主要研究方向，目前很多學(xué)者采用PID控制、H∞控制等方法為集中驅(qū)動車輛設(shè)計了轉(zhuǎn)向控制策略。輪邊電機(jī)驅(qū)動車輛是電驅(qū)動車輛的一種重要類型，與集中驅(qū)動車輛相比，它具有各輪獨立可控、電機(jī)響應(yīng)速度快等優(yōu)勢，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)矩能夠產(chǎn)生直接橫擺力矩，論文對輪邊電機(jī)驅(qū)動車輛進(jìn)行轉(zhuǎn)向控制研究，建立了車輛轉(zhuǎn)向控制結(jié)構(gòu)，設(shè)計了模糊控制器進(jìn)行橫擺角速度控制，利用Adams和Matlab/Simulink聯(lián)合仿真平臺進(jìn)行了仿真研究。

2 轉(zhuǎn)向控制結(jié)構(gòu)設(shè)計

建立研究對象線性二自由度車輛模型，如圖1所示。

針對該型8輪輪邊電機(jī)驅(qū)動車輛，建立轉(zhuǎn)向控制結(jié)構(gòu)（見圖2）。車輛參考模型根據(jù)輸入的駕駛信號δsteer、路面附著系數(shù)μ、車速V等信息得出橫擺角速度γ的參考值γd;以γ與γd的誤差eγ和誤差變化率ecγ為輸入量，通過模糊控制得到整車橫擺力矩調(diào)節(jié)量ΔT，再將轉(zhuǎn)矩分配至8個車輪，得到左、右輪橫擺力矩調(diào)整值ΔTL、ΔTR。

3 模糊控制器設(shè)計

橫擺角速度模糊控制器中，ecγ模糊子集為{PB，PM，PS，ZO，NB，NM，NS}，eγ和ΔT模糊子集分別為{PVB，PB，PM，PS，ZO，NVB，NB，NM，NS};eγ論域取為[-0.12，0.12]，ecγ論域取為[-0.5，0.5]，ΔT的論域為[-3000，3000];語言變量Eeγ、Eecγ、EΔT的論域均為[-6，6]。制定的模糊規(guī)則如表1所示。

4 仿真結(jié)果及分析

在μ=0.8的路面條件下，以目標(biāo)車速v<30 km/h進(jìn)行轉(zhuǎn)向行駛，駕駛信號輸入及仿真結(jié)果分別如圖3a～3d所示。

根據(jù)圖3所示實驗結(jié)果，在良好路面低速行駛工況下，未施加控制車輛和施加轉(zhuǎn)向控制車輛的橫擺角速度穩(wěn)態(tài)值分別為0.23rad/s和0.26rad/s;從車輛轉(zhuǎn)向半徑圖和運行軌跡圖中可以看出，所設(shè)計的轉(zhuǎn)向控制策略有效提高了車輛轉(zhuǎn)向性能，半徑穩(wěn)態(tài)值從無控制時的23m減小到了16m。

5 結(jié)論

本文根據(jù)輪邊電機(jī)驅(qū)動車輛特點，建立了車輛轉(zhuǎn)向控制結(jié)構(gòu)，設(shè)計了基于模糊邏輯的運動跟蹤控制器，調(diào)節(jié)內(nèi)、外側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)矩值得到橫擺力矩，實現(xiàn)了小半徑轉(zhuǎn)向控制。采用Adams和Matlab聯(lián)合仿真，實驗結(jié)果表明所設(shè)計的轉(zhuǎn)向控制策略減小了轉(zhuǎn)向半徑，減輕駕駛負(fù)擔(dān)，提高了車輛行駛機(jī)動性。

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