基于分布式驅動汽車的分層式控制系統設計

段澤昊,李 毅,王海洋,孫 揚

1.河北工程大學機械與裝備工程學院,河北 邯鄲 056000 2.河北省智能工業裝備技術重點實驗室,河北 邯鄲 056000 3.邯鄲市智能車輛重點實驗室,河北 邯鄲 056000 4.冀中能源峰峰集團有限公司,河北 邯鄲 056000

0 引言

分布式驅動電動汽車4個車輪間的控制相互獨立、響應速度快,已逐漸成為汽車行業內的研究熱點。如何利用該車型的優點使車輛對縱向和橫向軌跡都有良好的跟蹤效果,同時又能提高車輛在行駛過程中的穩定性,成為了目前研究的關鍵問題。路徑跟蹤的控制算法現階段較多,其中包括純跟蹤控制[1]和Stanley控制[2]。Riccardo et al.[3]提出嵌套PID轉向控制,外部PID控制根據橫向位置誤差得到期望橫擺角速度,內部PID控制跟隨期望橫擺角速度得到方向盤轉角。橫向穩定性控制方法一般分為2種:一種為主動轉向控制[4],另一種為直接橫擺力矩控制[5]。目前國內外主要采用PID控制、模糊控制等,但在對分布式驅動汽車橫擺力矩的分配上往往采用單一的控制變量,控制器的效果較差。趙慧勇 等[6]在設計附加橫擺力矩控制器時,基于輪胎附著力、路面附著系數和車輪實時垂直載荷之間的關系,按軸載比例分配轉矩,試驗證明控制策略在采用此分配方法時可以較大限度利用軸荷更大一側輪胎的附著力,改善車輛的穩定性。此方法雖計算簡單,但忽略了很多環境因素和條件約束,只適用于一些不要求精確控制的行駛情況。

綜上,本文設計分層式控制系統,縱向采用 PID 縱向駕駛員模型跟蹤目標車速,橫向設計滑模控制器,并結合航向角反饋的PID 控制對方向盤轉角進行修正。……