[发明专利]一种用于定轴独驱车辆的差动转向控制方法

说明书

本发明提出一种用于定轴独驱车辆的差动转向控制方法，属于车辆动力学控制的领域。本发明用于定轴独驱车辆的转向控制，所述定轴独驱车辆是指无转向机构、由轮毂电机驱动的轮式车辆；该方法首先建立差动转向坐标系，并结合驾驶员直行需求，考虑电机实时工作能力计算得到左右两侧车轮转向转矩；具体包括：信号输入预处理；差动转向转矩计算；信号输出处理。本发明选择直接控制车轮转矩，避免形成转速闭环，使得转向控制更为直接有效；本发明能实现符合驾驶员意图的定轴独驱车辆转向功能，提高定轴独驱车辆的机动性。

技术领域

本发明属于车辆动力学控制领域，特别涉及一种用于定轴独驱车辆的差动转向控制方法。

背景技术

为了提高车辆在特定区域的通过性并满足运输过程中对存储空间的要求，设计时需要减小车辆转弯半径与车身尺寸。为实现该目的目前国内外多采用无转向机构的轮式车辆，该类车辆以其高机动性、高通过性和良好的操纵性及地域适应性逐渐成为研究热点。

差动转向是无转向机构车辆基本转向形式，即依靠两侧车轮形成的转矩差，克服地面产生的转向阻力矩，从而实现车辆转向。

无转向机构车辆的转向原理区别于传统车辆转向原理，目前还未建立起完整的理论体系。国际上主要有美国、南非、加拿大等国家的研究人员关注无转向机构车辆。美国学者所设计的无转向机构车辆被广泛用于开辟路线与清理废墟等复杂工况，转向依靠其两侧车轮形成的转速差。南非学者所设计的无转向机构车辆，车身尺寸小，通过控制两侧车轮的转速实现转向，其转向灵活，操作简便，转向耗能小。我国无转向机构车辆多用于军用车辆(如坦克)，其控制领域起步较晚，技术指标尚不能满足设计需求。

综上所述，针对定轴独驱车辆的转向控制方法主要集中在速差转向，即控制两侧车轮转速差以实现转向功能。速差转向需要实时控制车轮转速，由于车辆是一个非线性与时滞性较强的控制对象，系统响应受到外界噪声干扰，给转速控制带来了诸多不便。

发明内容

本发明的目的是克服已有技术的不足之处，提供一种用于定轴独驱车辆的差动转向控制方法。所述定轴独驱车辆为无转向机构、由轮毂电机驱动的轮式车辆，本发明能实现符合驾驶员意图的定轴独驱车辆转向功能，提高定轴独驱车辆的机动性。

为实现本发明目的，采用如下技术方案：

一种用于定轴独驱车辆的差动转向控制方法，所述定轴独驱车辆为无转向机构、由轮毂电机驱动的轮式车辆，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

1)信号输入预处理：

对通过整车控制单元与驾驶员指令获取的共计5N+2个信号分类组合为N+2个数据矢量，各信号及各数据矢量将用于差动转向转矩计算；所述5N+2个信号及其构成的数据矢量分别为：1个方向盘转角信号，1个挡位信号，由N个轮毂驱动电机实时转速信号构成的实时转速矢量n，由N个轮毂驱动电机实时转矩信号构成的实时转矩矢量T，由N个轮毂驱动电机直行需求转矩信号构成的直行需求转矩矢量T_a，由N个轮毂驱动电机实时最大正向转矩信号构成的最大正向转矩矢量由N个轮毂驱动电机实时最大反向转矩信号构成的最大反向转矩矢量所述各信号的有效范围由产生相应信号的物理对象的属性确定；

2)差动转向转矩计算，具体包括以下步骤：

2.1)定义差动转向坐标系，包含车辆坐标系OXY与方向盘转角坐标系oxy；并定义步骤1)中除挡位信号外的其他信号所对应的物理量在所述差动转向坐标系中的正负，也即确定各数据矢量在该差动转向坐标系中的正负；