黃錫超，江　洪，徐　興

(江蘇大學(xué)　a.汽車與交通工程學(xué)院；b.機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江　212013)

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四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車直線行駛穩(wěn)定協(xié)調(diào)控制

黃錫超a，江洪b，徐興a

(江蘇大學(xué)a.汽車與交通工程學(xué)院；b.機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江212013)

摘要：為降低兩側(cè)車輪垂直載荷轉(zhuǎn)移和附著系數(shù)互異路面對(duì)四輪轂電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車直線行駛穩(wěn)定性的影響，通過(guò)分析直線行駛失穩(wěn)跑偏的原因，設(shè)計(jì)了一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由滑模變結(jié)構(gòu)控制計(jì)算糾正跑偏所需的附加橫擺力矩，再結(jié)合電機(jī)驅(qū)動(dòng)的原理和車輪滑轉(zhuǎn)狀態(tài)，協(xié)調(diào)分配輪轂電機(jī)產(chǎn)生附加橫擺力矩或進(jìn)行車輪防滑控制所需電壓調(diào)節(jié)值。使用Matlab/Simulink建立了14自由度整車模型進(jìn)行干擾工況的仿真控制，與驅(qū)動(dòng)平均分配及無(wú)控制下車輛出現(xiàn)的直線行駛跑偏情況相比，表明協(xié)調(diào)控制使車輛橫擺角速度在(0±0.05°)/s內(nèi)，較好地提高了車輛直線行駛的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：輪轂電機(jī)；四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)；滑模；協(xié)調(diào)控制；直線穩(wěn)定性

四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車四輪間不存在差速器等機(jī)械連接，車輪直接由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有傳動(dòng)效率高、各驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī)可獨(dú)立控制且響應(yīng)迅速等優(yōu)勢(shì)[1]，打破了傳統(tǒng)車輛直線行駛失穩(wěn)時(shí)輪間驅(qū)動(dòng)力不可單獨(dú)調(diào)節(jié)的限制，但也產(chǎn)生了新的多電機(jī)間驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)控制的問(wèn)題。文獻(xiàn)[2-3]分析了兩側(cè)車輪驅(qū)動(dòng)力矩差異與車輛直線行駛穩(wěn)定性的關(guān)系。文獻(xiàn)[4-5]研究了電機(jī)穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)誤差對(duì)四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車直線行駛的影響。文獻(xiàn)[6-8]對(duì)車輛進(jìn)入防滑工況產(chǎn)生的非期望橫擺力矩與橫擺角速度等問(wèn)題進(jìn)行了研究。目前有關(guān)直線行駛穩(wěn)定性的研究基本針對(duì)單一干擾工況，且忽略了電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理，采用理想轉(zhuǎn)矩控制分配。本文通過(guò)分析四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)汽車直線行駛跑偏的原因和過(guò)程，以橫擺角速度為被控變量，設(shè)計(jì)了保證車輛直線穩(wěn)定行駛和防止車輪過(guò)度滑轉(zhuǎn)的四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，并以兩側(cè)車輪垂直載荷轉(zhuǎn)移和附著系數(shù)互異路面工況驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的有效性和適用性。

1直線行駛不穩(wěn)定跑偏分析

如圖1所示，車輛以速度Vx直線行駛，當(dāng)垂直載荷轉(zhuǎn)移和附著系數(shù)互異路面干擾兩側(cè)車輪驅(qū)動(dòng)力失衡時(shí)，設(shè)Fx2+Fx4>Fx1+Fx3，兩側(cè)車輪將繞垂直于地面的質(zhì)心軸產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较驒M擺力矩。為達(dá)到運(yùn)動(dòng)平衡狀態(tài)，輪胎發(fā)生側(cè)偏，側(cè)偏角為αi(i=1，2，3，4分別代表左前輪、右前輪、左后輪和右后輪)，以側(cè)向力Fyi形成反向橫擺力矩，抵制橫擺角速度的增大。隨著輪胎側(cè)偏力增加，最終輪胎縱、側(cè)向力繞質(zhì)心軸的橫擺力矩為0。此過(guò)程產(chǎn)生一個(gè)恒值非0的橫擺角速度r，致使車輛直線行駛持續(xù)跑偏。

圖1　兩側(cè)車輪驅(qū)動(dòng)力不等時(shí)車輛跑偏過(guò)程

車輛直線跑偏的根本原因是兩側(cè)車輪驅(qū)動(dòng)力不相等；直接原因是產(chǎn)生導(dǎo)致行駛跑偏的橫擺角速度。選取車輛橫擺角速度為系統(tǒng)被控變量，監(jiān)控車輛直線行駛狀態(tài)，并對(duì)各輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制與分配，實(shí)時(shí)糾正跑偏，從而提高車輛直線行駛穩(wěn)定性。

2仿真模型

為進(jìn)行四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)仿真，采用了模塊化思想，建立輸入量為電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓、輸出量為車輛直線行駛信息的仿真模型，主要包括整車動(dòng)力學(xué)模型、輪胎模型和輪轂電機(jī)模型等子模型。

2.1整車動(dòng)力學(xué)模型

四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車動(dòng)力學(xué)模型主要包括車體縱向、側(cè)向、橫擺和車身垂向、俯仰、側(cè)傾6自由度，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)4自由度，車輪垂向4自由度，共14自由度[9]。假設(shè)車輛水平面行駛，前后輪距相等，質(zhì)心在車軸中心線上，靜止時(shí)各輪胎力學(xué)特性相同。

車輛的6自由度動(dòng)力學(xué)方程：

(1)

獨(dú)立懸架單輪非簧載質(zhì)量垂向運(yùn)動(dòng)方程：

(2)

車身簧載質(zhì)量受到各懸架作用力：

(3)

由側(cè)傾俯仰形成的懸架與車身連接點(diǎn)絕對(duì)位移：

(4)

四驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)力矩平衡方程：

(5)

式中：M為整車質(zhì)量；Mb為簧載質(zhì)量；Mt為車輪非簧載質(zhì)量；Fxi為輪胎縱向力；Fyi為輪胎側(cè)向力；Fw為行駛空氣阻力；Vx為整車縱向速度；Vy為整車側(cè)向速度； Vz為簧載質(zhì)量質(zhì)心垂向速度；zb為簧載質(zhì)量的質(zhì)心高度；zti為車輪非簧載質(zhì)量的質(zhì)心高度；qi為4車輪的路面垂向輸入；lf，lr分別為前軸和后軸到質(zhì)心的距離；T為輪距；Rei為車輪滾動(dòng)半徑；hx，hy分別為整車質(zhì)心到側(cè)傾軸和俯仰軸的距離；Ix，Iy，Iz分別為側(cè)傾、俯仰和橫擺轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；θ為俯仰角；φ為側(cè)傾角；r為橫擺角速度；ksi為懸架剛度；bsi為懸架阻尼；Kt為輪胎垂直剛度；J為電機(jī)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；Tei為電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩；ωci為電機(jī)輪旋轉(zhuǎn)角速度；Tfi為車輪滾動(dòng)阻力矩。

2.2輪胎模型

為了準(zhǔn)確得到輪胎縱向力和側(cè)向力，采用能模擬輪胎各工況受力狀態(tài)、具有高仿真精度的半經(jīng)驗(yàn)冪指數(shù)輪胎模型[10]。模型輸入主要有縱向滑轉(zhuǎn)率、側(cè)偏角和垂直載荷等。

模型輸出輪胎縱向力：

(6)

模型輸出輪胎側(cè)向力：

(7)

由式(2)得各輪胎垂直載荷：

(8)

式中：E為總切力曲率因子；φx，φy和φ分別為定義縱向、側(cè)向及量綱為1的總滑移率；μx，μy分別為輪胎縱向、側(cè)向摩擦因數(shù)。

2.3輪轂電機(jī)模型

輪轂電機(jī)是四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力源，其機(jī)械原理及特性直接影響到車輛驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)控制效果?，F(xiàn)在多數(shù)研究過(guò)于簡(jiǎn)化電機(jī)模型，完全理想化，按驅(qū)動(dòng)需求輸出轉(zhuǎn)矩。本文建立簡(jiǎn)化了的且能體現(xiàn)驅(qū)動(dòng)特性的電機(jī)模型，由文獻(xiàn)[11]得直流無(wú)刷輪轂電機(jī)傳遞函數(shù)：

(9)

式中：Ud，Rd，Ld分別為導(dǎo)通兩相繞組的端電壓、電阻和自互電感差；KT為轉(zhuǎn)矩系數(shù)；Ke為反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)；Bv為黏滯摩擦因數(shù)。

直流無(wú)刷電機(jī)的電流與輸出轉(zhuǎn)矩成正比，將電流Id和轉(zhuǎn)速ωc分別作為電機(jī)系統(tǒng)的2個(gè)狀態(tài)變量，增加電流對(duì)電機(jī)輸入電壓的反饋κ和相應(yīng)電路延遲Ks，構(gòu)成電流和轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)調(diào)節(jié)電機(jī)模型，如圖2所示。

圖2　電機(jī)驅(qū)動(dòng)模型框圖

3四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)輸出協(xié)調(diào)分配后的各輪轂電機(jī)的輸入電壓調(diào)節(jié)值△Ui，主要由基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的附加橫擺力矩計(jì)算，以及直線行駛穩(wěn)定分配與車輪防滑控制兩部分組成，如圖3所示。

圖3　四輪驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)框圖

3.1基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的附加橫擺力矩計(jì)算

滑模變結(jié)構(gòu)控制的滑動(dòng)模態(tài)不受系統(tǒng)參數(shù)攝動(dòng)和外界擾動(dòng)影響，具有良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)和魯棒性[12]，較符合車輛直線行駛穩(wěn)定控制要求。在橫擺穩(wěn)定狀態(tài)下，前后輪側(cè)偏力與兩側(cè)車輪驅(qū)動(dòng)力繞質(zhì)心軸橫擺力矩大小相等、方向相反。為防止或消除直線行駛的橫擺跑偏，即輪胎側(cè)偏，需要調(diào)節(jié)兩側(cè)輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生附加橫擺力矩。由車輛橫擺運(yùn)動(dòng)方程得：

(10)

橫擺角加速度體現(xiàn)車輛直線跑偏趨勢(shì)，橫擺角速度致使車輛持續(xù)直線跑偏，橫擺角則反映車輛直線跑偏程度。為保證良好直線行駛穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)了由這三者構(gòu)成的滑模面切換函數(shù)：

(11)

其中k1,k2為待定權(quán)重系數(shù)。為滿足滑模到達(dá)條件，即在較短時(shí)間內(nèi)快速到達(dá)滑模面，保證系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)和魯棒性，削弱滑模面運(yùn)動(dòng)抖振，對(duì)滑模運(yùn)動(dòng)采用改進(jìn)的指數(shù)趨近律[13]處理：

(12)

式中，sgn(s)為符號(hào)函數(shù)。系數(shù)k3越大，在遠(yuǎn)離滑模面時(shí)趨近速度越大；ε越小，則在滑模面附近抖動(dòng)速度越小。合理調(diào)整k3和ε值可提高滑模變結(jié)構(gòu)控制性能。由式(11)和(12)得：

(13)

將式(13)代入式(10)，計(jì)算糾正直線行駛跑偏所需的附加橫擺力矩：

(14)

3.2直線行駛穩(wěn)定協(xié)調(diào)分配與防滑控制

直線行駛協(xié)調(diào)控制的關(guān)鍵是盡可能有效、快速地產(chǎn)生糾偏所需的附加橫擺力矩，同時(shí)保證滿足車輛縱向驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩需求，因此采用四輪平均和兩側(cè)車輪正負(fù)相反的方式對(duì)附加橫擺力矩ΔMz進(jìn)行分配。車輪驅(qū)動(dòng)力調(diào)節(jié)值與ΔMz的分配關(guān)系為：

(15)

電機(jī)轉(zhuǎn)矩等于車輪半徑與驅(qū)動(dòng)力的乘積，與電流成正比。結(jié)合式(15)，將分配給車輪的附加橫擺力矩ΔMz轉(zhuǎn)換成輪轂電機(jī)電流調(diào)節(jié)量：

(16)

電機(jī)轉(zhuǎn)矩由電流控制，而電流控制是通過(guò)調(diào)節(jié)電子功率開(kāi)關(guān)逆變器改變導(dǎo)通兩繞組相電壓實(shí)現(xiàn)的。基于電流調(diào)節(jié)量，對(duì)正常驅(qū)動(dòng)車輪采用PID控制方法計(jì)算輪轂電機(jī)產(chǎn)生附加橫擺力矩協(xié)調(diào)分配量的電壓調(diào)節(jié)值：

(17)

式中KMp，KMi和KMd分別是協(xié)調(diào)分配PID的控制比例系數(shù)、積分常數(shù)和微分常數(shù)。

在分配調(diào)節(jié)過(guò)程，當(dāng)增大驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩側(cè)車輪出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)時(shí)，為使車輛在低附著系數(shù)路面獲得較大驅(qū)動(dòng)力，設(shè)防滑閥值Sp為0.25，即當(dāng)車輪滑轉(zhuǎn)率Sxi大于Sp時(shí)，對(duì)出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)車輪實(shí)行PID防滑控制[14]。由Sxi與Sp差值ei計(jì)算輪轂電機(jī)防滑所需的電壓調(diào)節(jié)值：

(18)

其中Ksp，Ksi和Ksd分別是車輪防滑PID控制中的比例系數(shù)、積分常數(shù)和微分常數(shù)。

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分配流程如圖4所示，其中γ是控制閥值(設(shè)定γ=0.05 (°)/s)，系統(tǒng)輸出經(jīng)協(xié)調(diào)控制與分配的各電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓調(diào)節(jié)值。

圖4　協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分配流程

4仿真結(jié)果及分析

根據(jù)各模塊的物理模型，在Matlab/Simulink中建立四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)模型，主要參數(shù)見(jiàn)表1。采用兩側(cè)車輪附著系數(shù)互異路面和垂直載荷轉(zhuǎn)移工況進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證協(xié)調(diào)控制效果。

4.1兩側(cè)車輪附著系數(shù)互異路面仿真

對(duì)開(kāi)路面即為車輛兩側(cè)車輪附著系數(shù)高低不同的路面，設(shè)左右側(cè)車輪接觸路面的附著系數(shù)分別為0.1和0.8，給電機(jī)輸入47V驅(qū)動(dòng)電壓，車輛從靜止開(kāi)始加速至勻速行駛，施加協(xié)調(diào)控制前后車輛的仿真控制結(jié)果如圖5～11所示。

表1仿真主要參數(shù)

參數(shù)數(shù)值整車質(zhì)量M/kg730前軸到質(zhì)心距離lf/m0.935后軸到質(zhì)心距離lr/m0.830前/后輪距T/m1.425繞x側(cè)傾轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Ix/(kg·m2)450繞y俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Iy/(kg·m2)871繞z橫擺轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Iz/(kg·m2)953電動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J/(kg·m2)1.2總切力曲率因子E0.3輪胎縱向摩擦因數(shù)μx0.8輪胎側(cè)向摩擦因數(shù)μy0.8輪胎縱向剛度Kx/(N·m-1)11300輪胎側(cè)向剛度Ky/(N·m-1)16900輪胎垂直剛度Kt/(N·m-1)210000電機(jī)轉(zhuǎn)矩系數(shù)KT/(N·m·A-1)0.62電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Ke/(V·s·rad-1)0.62電機(jī)兩相繞組自互電感差Ld/H1.15×10-4電機(jī)兩相繞組電阻Rd/Ω0.0365電機(jī)黏滯摩擦因數(shù)Bv/(N·m·s)0.0001

圖5　車輛橫擺角速度r對(duì)比

圖6　車輛側(cè)向加速度ay對(duì)比

圖7　直線行駛車速對(duì)比

圖8　車輛直線軌跡跑偏量對(duì)比

圖9　車輪滑轉(zhuǎn)率Sxi對(duì)比

在無(wú)控制下兩側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓平均分配，輪轂電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩相等。在起步階段，由于低轉(zhuǎn)速時(shí)電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩較大，低附著系數(shù)路面一側(cè)車輪出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)，無(wú)法提供與高附著系數(shù)路面一側(cè)車輪相等的驅(qū)動(dòng)力，車輛從而產(chǎn)生橫擺和跑偏運(yùn)動(dòng)，以致無(wú)法正常穩(wěn)定起動(dòng)，偏離最初的直線方向行駛。

施加協(xié)調(diào)控制后，車輛加速性能雖略微降低，但最終穩(wěn)定的車速有一定提高。車輪滑轉(zhuǎn)率基本控制在0.25內(nèi)，橫擺角速度、側(cè)向加速度和直線軌跡跑偏量分別不大于0.12 °/s，0.01m/s2和0.7m。由此表明：協(xié)調(diào)控制使四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車在對(duì)開(kāi)路面直線啟動(dòng)行駛的穩(wěn)定性得到了提高和保證。

圖10　電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓Ui對(duì)比

圖11　車輪驅(qū)動(dòng)力Fxi對(duì)比

4.2兩側(cè)車輪垂直載荷轉(zhuǎn)移仿真

兩側(cè)車輪垂直載荷轉(zhuǎn)移主要分兩種：一是由車內(nèi)乘員載荷或兩邊傾斜路面等形成的穩(wěn)定垂直載荷轉(zhuǎn)移；二是不平路面等工況導(dǎo)致的瞬態(tài)垂直載荷轉(zhuǎn)移。

4.2.1穩(wěn)定垂直載荷轉(zhuǎn)移

在良好附著路面，車輛以約60km/h的速度直線行駛，仿真40s時(shí)左側(cè)前后輪垂直載荷分別增加100N，右側(cè)前后輪垂直載荷分別減少100N。車輛直線跑偏仿真與協(xié)調(diào)控制情況分別見(jiàn)圖12～17。

圖12　車輛橫擺角速度r對(duì)比

圖13　車輛側(cè)向加速度ay對(duì)比

圖14　直線行駛車速V對(duì)比

圖15　車輛直線軌跡跑偏量對(duì)比

圖16　電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓Ui對(duì)比

圖17　車輪驅(qū)動(dòng)力Fxi對(duì)比

在兩側(cè)車輪突遭垂直載荷轉(zhuǎn)移干擾過(guò)程時(shí)，各輪未發(fā)生滑轉(zhuǎn)，但驅(qū)動(dòng)力平衡狀態(tài)改變，導(dǎo)致車輛產(chǎn)生橫擺角速度和橫擺角，直線行駛時(shí)向左跑偏，且車速下降。施加協(xié)調(diào)控制后，在車輛遭到干擾時(shí)迅速分配兩側(cè)輪轂電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，將橫擺角速度(0±0.05 °)/s和側(cè)向加速度(0±0.01)m/s2限定在較小范圍內(nèi)，從而有效快速防止車輛跑偏，保持直線行駛車速穩(wěn)定，跑偏量由150m變?yōu)?1.2m。

4.2.2瞬態(tài)垂直載荷轉(zhuǎn)移

在給定電機(jī)47V驅(qū)動(dòng)電壓下，車輛以約60km/h的速度勻速直線行駛，仿真40s時(shí)駛?cè)胨⒌腅級(jí)不平路面[15]，相應(yīng)的仿真控制效果如圖18～23所示。

圖18　車輛橫擺角速度r對(duì)比

圖19　車輛側(cè)向加速度ay對(duì)比

圖20　直線行駛車速V對(duì)比

圖21　車輛直線軌跡跑偏量對(duì)比

圖22　電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓Ui對(duì)比

圖23　車輪驅(qū)動(dòng)力Fxi對(duì)比

由圖18可知：兩側(cè)車輪瞬態(tài)垂直載荷轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的橫擺角速度雖大，但方向左右頻繁改變，因此所能形成的橫擺角較小，車輛跑偏現(xiàn)象不明顯。如圖21和23所示：協(xié)調(diào)控制前后，雖由車輪驅(qū)動(dòng)力對(duì)比無(wú)法判別控制效果，但車輛最大跑偏量由2.5m減小到0.03m，說(shuō)明協(xié)調(diào)控制仍有效保證橫擺角速度左右頻變類型工況的車輛直線行駛的穩(wěn)定性。

5結(jié)論

1) 設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)能快速消除由車輪自身滑轉(zhuǎn)和垂直載荷轉(zhuǎn)移等車輛縱向力干擾工況導(dǎo)致兩側(cè)車輪驅(qū)動(dòng)力失衡而產(chǎn)生的車輛直線行駛跑偏，具有較好的適用性。在干擾工況下，四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車的直線行駛穩(wěn)定性得到有效保證。

2) 在車輪出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)情況下，協(xié)調(diào)控制車輪滑轉(zhuǎn)與直線行駛穩(wěn)定性，將車輪滑轉(zhuǎn)率限制在設(shè)定范圍內(nèi)，減小了直線跑偏和車輪滑轉(zhuǎn)對(duì)車輛動(dòng)力性的影響。由于受電池系統(tǒng)所能提供電機(jī)的輸入電壓范圍的限制，糾偏的快速性受限，尤其對(duì)復(fù)雜左右跑偏的協(xié)調(diào)控制效果還需進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

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(責(zé)任編輯楊文青)

Coordinated Control for Straight-Line Driving Stability ofaFourWheelIndependentDriveElectricVehicle

HUANG Xi-chaoa，JIANG Hongb，XU Xinga

(a.School of Automotive and Traffic Engineering;b.SchoolofMechanicalEngineering,JiangsuUniversity,Zhenjiang212013,China)

Abstract:Inordertoreducetheeffectonthestraight-linedrivingstabilityofafourwheel-motor-drivenelectricvehicleengenderedbyverticalloadsandadhesionroadinequalitybetweenwheelsonbothsides,thecoordinatedcontrolsystemwasdesignedthroughanalyzingthereasonsofvehicledeviation.Therequiredadditionalyawmomentofcorrectingvehicledeviationwascalculatedbyslidingmodelcontrol,andthenthevoltageregulationvaluesofhubmotorforgeneratingtheadditionalyawmomentorantiskidcontrolwasdistributedcoordinatelywiththemotordrivingprincipleandthewheelslipstatesinthedesignedsystem.Simulationwasimplementedinthe14DOFsvehiclemodelestablishedbyMatlab/Simulinkunderdifferentoperatingconditions.Comparedwiththesituationsofvehicledeviationintheaverageallocationofdrivingwithoutanycontrol,thesimulationresultsshowthattheyawofvehicleisintherangeof(0±0.05°)/spresetedandthestraight-linedrivingstabilityisimprovedobviously.

Keywords:hubmotor;fourwheelindependentdriving;slidingmode;coordinatedcontrol;straight-linestability

收稿日期：2015-10-10

基金項(xiàng)目：江蘇省“六大人才高峰”項(xiàng)目(2014-JXQC-004)

作者簡(jiǎn)介：黃錫超(1987—)，男，廣東人，碩士研究生，主要從事電動(dòng)汽車性能模擬與控制研究。

doi:10.3969/j.issn.1674-8425(z).2016.06.004

中圖分類號(hào)：U469.72

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-8425(2016)06-0017-09

引用格式：黃錫超,江洪,徐興.四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車直線行駛穩(wěn)定協(xié)調(diào)控制[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué))，2016(6):17-25.

Citationformat：HUANGXi-chao，JIANGHong，XUXing.CoordinatedControlforStraight-LineDrivingStabilityofaFourWheelIndependentDriveElectricVehicle[J].JournalofChongqingUniversityofTechnology(NaturalScience)，2016(6):17-25.