[发明专利]无人驾驶车辆总的驱动力矩输出方法

权利要求书

1.一种无人驾驶车辆总的驱动力矩输出和分配方法，其特征在于：将车辆理想纵向速度和实际纵向速度的误差以及误差变化率作为控制器输入，控制器输出电子节气门开度，并查找提前编制的电子节气门开度对应的轮毂电机力矩Map图，以输出车辆的总的驱动力矩，力矩分配控制器将纵向车速控制器、橫摆力矩控制器得到的车辆总的驱动力矩合理分配到各个轮毂电机：

车辆的车轮纵向力可表示为：

F_X＝[F_x1 F_x2 F_x3 F_x4]^T (25)

式中：F_X为车轮纵向力向量，F_x1、F_x2、F_x3和F_x4分别为左前轮、右前轮、左后轮、和右后轮纵向力；

令F_T为车辆左、右车轮纵向力向量，则

式中：

定义车轮所受实际附着力与路面所提供的极限附着力之比为轮胎利用率，

式中：η_i为第i个车轮的轮胎附着率、F_xi为第i个车轮的纵向力、F_yi为第i个车轮的侧向力、F_zi为第i个车轮的垂直载荷，i＝1,2,3,4分别代表左前轮、右前轮、左后轮和右后轮；

在纵向力矩分配时，忽略车轮侧向力，轮胎利用率计算简化为：

为了提高车辆在低附路面的安全行驶能力，以轮胎利用率之和作为优化目标，对车辆的总的驱动力矩进行求解，即：

式中：μ为路面附着系数，加权矩阵

建立如下优化问题：

为了求解该问题，构建汉密尔顿函数如下：

式中：ξ∈R⁴为拉格朗日乘子；

对汉密尔顿函数中的F_x和ξ求偏导并令其等于零，则有：

由上式可得：

即:

则车辆的车轮纵向力写成：

车轮驱动力与车轮纵向力之间的关系写成：

式中：r为车轮有效滚动半径，T_i为第i个车轮的驱动力矩，i＝1,2,3,4分别代表左前轮、右前轮、左后轮和右后轮；

每个车轮的驱动力矩分配表达为：

式中：ΔT₁、ΔT₂分别为左、右侧车轮总的驱动力矩；

当横摆力矩控制器不工作时，ΔT₁，ΔT₂应等于总的驱动力矩T_d的一半，即

当橫摆力矩控制器工作时，对左、右侧车轮施加橫摆力矩，左、右侧车轮总的驱动力矩ΔT₁、ΔT₂的关系为：

式中：M_x为横摆力矩、l_w为轮间距；

ΔT₁、ΔT₂可通过下式计算：

则最终分配到轮毂电机的驱动力矩为：

2.如权利要求1所述的无人驾驶车辆总的驱动力矩输出和分配方法，其特征在于：所述纵向车速控制器是模糊PI控制器：

纵向速度误差e的基本论域为[-2,2]，在其模糊论域[-1,1]上定义3个模糊子集[负、零、正]；纵向速度误差变化率ec的基本论域为[-3，3]，在其模糊论域[-1,1]上定义3个模糊子集[负、零、正]，并规定e、ec的隶属度函数；

控制器参数Δk_p的基本论域为[-3,3]，在其模糊论域[-1,1]上定义3个模糊子集[负、零、正]；控制器参数Δk_i的基本论域为[-0.1,0.1]，在其模糊论域[-1,1]上定义3个模糊子集[负、零、正]，并规定Δk_p、Δk_i的隶属度函数；

其中负用N代替、零用Z代替、正用P代替。