本發(fā)明涉及車輛底盤控制，尤其涉及一種分布式驅(qū)動(dòng)車輛原地差動(dòng)掉頭控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
1、汽車原地轉(zhuǎn)向，這一技術(shù)主要依賴于兩種不同的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2、一種是無(wú)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方式。這種方法常見(jiàn)于坦克等，它們通過(guò)使兩側(cè)履帶或車輪反向旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向。某些汽車也展示了類似的轉(zhuǎn)向方式，但在高附著力路面上使用時(shí)，對(duì)輪胎、傳動(dòng)系統(tǒng)和路面會(huì)存在一定程度上的磨損。
3、另一種方式則是依賴于汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。jeep的一款概念車hurricane，它采用了前后對(duì)稱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了零轉(zhuǎn)彎半徑的原地掉頭功能。此方式輪胎在轉(zhuǎn)向過(guò)程中不存在橫向摩擦，因此可以在瀝青路面上實(shí)現(xiàn)流暢的原地轉(zhuǎn)向。這種設(shè)計(jì)需要對(duì)車輛的傳動(dòng)系統(tǒng)、懸架結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行復(fù)雜的調(diào)整和優(yōu)化。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，同軸車輪需要反向轉(zhuǎn)動(dòng)，這就需要增加額外的離合器和差速器來(lái)控制車輪的動(dòng)力傳輸。
4、綜上所述，現(xiàn)有的汽車原地掉頭控制方法不能在不同附著工況下實(shí)現(xiàn)分布式驅(qū)動(dòng)汽車的原地掉頭功能，局限性較大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種分布式驅(qū)動(dòng)車輛原地差動(dòng)掉頭控制系統(tǒng)及其控制方法，解決現(xiàn)有的汽車原地掉頭控制方法不能在不同附著工況下實(shí)現(xiàn)分布式驅(qū)動(dòng)汽車的原地掉頭功能，局限性較大的問(wèn)題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種分布式驅(qū)動(dòng)車輛原地差動(dòng)掉頭控制系統(tǒng)及其控制方法，所述分布式驅(qū)動(dòng)車輛原地差動(dòng)掉頭控制系統(tǒng)及其控制方法包括輪速傳感器、電機(jī)扭矩控制器、電流控制器、執(zhí)行器、參考速度獲取模塊、路面附著估計(jì)模塊、mpc附加扭矩計(jì)算模塊和扭矩分配模塊，所述輪速傳感器均固定設(shè)置在分布式驅(qū)動(dòng)車輛的車身上，并與分布式驅(qū)動(dòng)車輛的車輛系統(tǒng)電性連接，所述輪速傳感器和所述路面附著估計(jì)模塊均與所述參考速度獲取模塊相連，所述mpc附加扭矩計(jì)算模塊的輸入端與所述參考速度獲取模塊的輸出端相連，所述mpc附加扭矩計(jì)算模塊的輸出端與所述扭矩分配模塊的輸入端相連，所述電流控制器和所述電機(jī)扭矩控制器均與所述扭矩分配模塊的輸出端相連，所述電流控制器與所述執(zhí)行器雙向連接，所述電流控制器和分布式驅(qū)動(dòng)車輛的車輛系統(tǒng)均與所述電機(jī)扭矩控制器的輸出端相連；
3、所述輪速傳感器、所述參考速度獲取模塊、所述路面附著估計(jì)模塊、所述mpc附加扭矩計(jì)算模塊、所述扭矩分配模塊、所述電機(jī)扭矩控制器和分布式驅(qū)動(dòng)車輛的車輛系統(tǒng)構(gòu)成主環(huán)，所述電機(jī)扭矩控制器、所述電流控制器、所述執(zhí)行器和分布式驅(qū)動(dòng)車輛的車輛系統(tǒng)構(gòu)成內(nèi)環(huán)，所述主環(huán)使用卡爾曼濾波實(shí)時(shí)估計(jì)路面附著系數(shù)，并根據(jù)油門開度和路面附著系數(shù)計(jì)算得到的參考轉(zhuǎn)速，接著利用車輪實(shí)際的轉(zhuǎn)速和參考轉(zhuǎn)速計(jì)算出主動(dòng)扭矩并完成扭矩分配，所述內(nèi)環(huán)控制所述執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)期望主動(dòng)扭矩控制。
4、其中，所述輪速傳感器實(shí)時(shí)采集每個(gè)車輪的速度信號(hào)，并實(shí)時(shí)發(fā)送給所述mpc附加扭矩計(jì)算模塊。
5、其中，所述路面附著估計(jì)模塊用于根據(jù)輪端扭矩、車輪轉(zhuǎn)速和橫擺角速度，基于車輛動(dòng)力學(xué)模型，實(shí)時(shí)估算各輪胎的路面附著系數(shù)。
6、其中，所述參考速度獲取模塊用于通過(guò)油門踏板的開度和車輪當(dāng)前所處的路面的附著系數(shù)獲取車輛的參考速度。
7、其中，所述電流控制器根據(jù)所述電機(jī)扭矩控制器的控制指令實(shí)時(shí)控制所述執(zhí)行器所需要的電流，所述執(zhí)行器在電流控制的作用下將所需的主動(dòng)扭矩實(shí)時(shí)施加在車輪上，使車輪輪速不斷逼近參考值。
8、本發(fā)明還提供一種分布式驅(qū)動(dòng)車輛原地差動(dòng)掉頭控制方法，應(yīng)用于如上述所述的分布式驅(qū)動(dòng)車輛原地差動(dòng)掉頭控制系統(tǒng)，包括如下步驟：
9、s1、獲取所述分布式驅(qū)動(dòng)車輛原地差動(dòng)掉頭控制系統(tǒng)的計(jì)算參數(shù)；
10、s2、獲取車輪輪速信號(hào)；
11、s3、估算路面附著系數(shù)；
12、s4、考慮路面附著的參考速度計(jì)算；
13、s5、設(shè)計(jì)mpc控制器；
14、s6、計(jì)算車輪的主動(dòng)扭矩；
15、s7、所述電流控制器控制所述執(zhí)行器；
16、s8、車輪輪速不斷逼近參考值。
17、其中，在步驟“s1”中，計(jì)算參數(shù)包括汽車左前輪的輪速及扭矩、汽車左后輪的輪速及扭矩、汽車右前輪的輪速及扭矩、汽車右后輪的輪速及扭矩和參考輪速。
18、本發(fā)明的一種分布式驅(qū)動(dòng)車輛原地差動(dòng)掉頭控制系統(tǒng)及其控制方法，包括輪速傳感器、電機(jī)扭矩控制器、電流控制器、執(zhí)行器、參考速度獲取模塊、路面附著估計(jì)模塊、mpc附加扭矩計(jì)算模塊和扭矩分配模塊，所述路面附著估計(jì)模塊利用卡爾曼濾波實(shí)時(shí)對(duì)各輪胎所接觸路面的附著系數(shù)進(jìn)行估計(jì)，所述mpc附加扭矩計(jì)算模塊首先會(huì)根據(jù)油門開度和所估計(jì)到的路面附著系數(shù)計(jì)算得到的參考轉(zhuǎn)速，并根據(jù)參考速度和車輪實(shí)際轉(zhuǎn)速通過(guò)模型預(yù)測(cè)控制器(mpc)處理，即可計(jì)算出每個(gè)車輪所需要的主動(dòng)附加扭矩，所述扭矩分配模塊則會(huì)將最終每個(gè)車輪所需要的實(shí)際扭矩輸入到整車所述電機(jī)扭矩控制器；所述電流控制器根據(jù)所述電機(jī)扭矩控制器的控制指令實(shí)時(shí)控制所述執(zhí)行器所需要的電流，所述執(zhí)行器在電流控制的作用下將所需的主動(dòng)扭矩實(shí)時(shí)施加在每個(gè)車輪上，使車輪工作速度不斷逼近參考速度。該原地掉頭控制系統(tǒng)及方法利用mpc控制理論，能夠在不同附著工況下實(shí)現(xiàn)分布式驅(qū)動(dòng)汽車的原地掉頭功能。
1.一種分布式驅(qū)動(dòng)車輛原地差動(dòng)掉頭控制系統(tǒng)，其特征在于，
2.如權(quán)利要求1所述的分布式驅(qū)動(dòng)車輛原地差動(dòng)掉頭控制系統(tǒng)，其特征在于，
3.如權(quán)利要求2所述的分布式驅(qū)動(dòng)車輛原地差動(dòng)掉頭控制系統(tǒng)及其控制方法，其特征在于，
4.如權(quán)利要求3所述的分布式驅(qū)動(dòng)車輛原地差動(dòng)掉頭控制系統(tǒng)，其特征在于，
5.如權(quán)利要求4所述的分布式驅(qū)動(dòng)車輛原地差動(dòng)掉頭控制系統(tǒng)，其特征在于，
6.一種分布式驅(qū)動(dòng)車輛原地差動(dòng)掉頭控制方法，應(yīng)用于如權(quán)利要求1所述的分布式驅(qū)動(dòng)車輛原地差動(dòng)掉頭控制系統(tǒng)，其特征在于，包括如下步驟：
7.如權(quán)利要求6所述的分布式驅(qū)動(dòng)車輛原地差動(dòng)掉頭控制系統(tǒng)及其控制方法，其特征在于，