一種輪邊電機驅動車輛轉向控制策略

陳路明 賈琦

【摘? 要】為提高輪邊電機驅動車輛轉向靈活性，論文提出了一種新型轉向策略，建立了基于直接橫擺力矩控制的轉向控制結構。在該結構中，設計了模糊控制器對橫擺角速度進行調節，控制內、外側電機轉矩差產生橫擺力矩，進行轉向控制。Adams和Matlab聯合仿真實驗證明了該控制策略改善了車輛的轉向性能和穩定性。

【Abstract】In order to improve the steering flexibility of vehicles driven by wheel-side motors， a new steering strategy is proposed and a steering control structure based on direct yaw moment control is established. In this structure， a fuzzy controller is designed to adjust the yaw angular velocity， and the torque difference between the inner and outer motor generates yaw torque for steering control. The joint simulation experiment of Adams and Matlab proves that the control strategy improves the steering performance and stability of the vehicle.

【關鍵詞】輪邊電機;直接橫擺力矩;轉向控制;仿真

【Keywords】wheel-side motor; direct yaw moment control; steering control; simulation

【中圖分類號】U461.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）10-0148-02

1 引言

電驅動車輛轉向控制是車輛動力學控制的一個主要研究方向，目前很多學者采用PID控制、H∞控制等方法為集中驅動車輛設計了轉向控制策略。輪邊電機驅動車輛是電驅動車輛的一種重要類型，與集中驅動車輛相比，它具有各輪獨立可控、電機響應速度快等優勢，調節電機轉矩能夠產生直接橫擺力矩，論文對輪邊電機驅動車輛進行轉向控制研究，建立了車輛轉向控制結構，設計了模糊控制器進行橫擺角速度控制，利用Adams和Matlab/Simulink聯合仿真平臺進行了仿真研究。

2 轉向控制結構設計

建立研究對象線性二自由度車輛模型，如圖1所示。

針對該型8輪輪邊電機驅動車輛，建立轉向控制結構（見圖2）。車輛參考模型根據輸入的駕駛信號δsteer、路面附著系數μ、車速V等信息得出橫擺角速度γ的參考值γd;以γ與γd的誤差eγ和誤差變化率ecγ為輸入量，通過模糊控制得到整車橫擺力矩調節量ΔT，再將轉矩分配至8個車輪，得到左、右輪橫擺力矩調整值ΔTL、ΔTR。

3 模糊控制器設計

橫擺角速度模糊控制器中，ecγ模糊子集為{PB，PM，PS，ZO，NB，NM，NS}，eγ和ΔT模糊子集分別為{PVB，PB，PM，PS，ZO，NVB，NB，NM，NS};eγ論域取為[-0.12，0.12]，ecγ論域取為[-0.5，0.5]，ΔT的論域為[-3000，3000];語言變量Eeγ、Eecγ、EΔT的論域均為[-6，6]。制定的模糊規則如表1所示。

4 仿真結果及分析

在μ=0.8的路面條件下，以目標車速v<30 km/h進行轉向行駛，駕駛信號輸入及仿真結果分別如圖3a～3d所示。

根據圖3所示實驗結果，在良好路面低速行駛工況下，未施加控制車輛和施加轉向控制車輛的橫擺角速度穩態值分別為0.23rad/s和0.26rad/s;從車輛轉向半徑圖和運行軌跡圖中可以看出，所設計的轉向控制策略有效提高了車輛轉向性能，半徑穩態值從無控制時的23m減小到了16m。

5 結論

本文根據輪邊電機驅動車輛特點，建立了車輛轉向控制結構，設計了基于模糊邏輯的運動跟蹤控制器，調節內、外側電機轉矩值得到橫擺力矩，實現了小半徑轉向控制。采用Adams和Matlab聯合仿真，實驗結果表明所設計的轉向控制策略減小了轉向半徑，減輕駕駛負擔，提高了車輛行駛機動性。

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