四轮毂电机独立驱动车辆转向电子差速控制_翟丽

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1、DOI:10.15918/j.tbit1001-0645.2010.08.011第３０卷第８期北京理工大学学报Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．８２０１０年８月ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｕｇ．２０１０四轮毂电机独立驱动车辆转向电子差速控制翟丽，董守全，罗开宇（北京理工大学机械与车辆学院，北京１０００８１）摘要：对四轮毂电机独立驱动车辆全轮转向电子差速控制策略进行研究．通过对转向运动学进行分析，建立了３自由度转向动力学模型，构建了四轮毂电机独立驱动车辆电子差速控制系统，提出了神经网络ＰＩＤ（ＮＮＰＩＤ）电子差速转速转矩综合控制策略，计算四轮目标转速，

2、采用４个神经网络ＰＩＤ控制器，协调分配四轮毂电机的转矩，实现电子差速控制的转向．对于不同给定转向角和车速的仿真结果表明，该策略可以提高车辆低速转向的操控性和平稳性．关键词：轮毂电机；独立驱动；全轮转向；电子差速中图分类号：Ｕ４６９．７２文献标志码：Ａ文章编号：１００１－０６４５（２０１０）０８－０９０１－０５ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｐｅｅｄＳｔｅｅｒｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌｆｏｒＦｏｕｒＩｎ－ＷｈｅｅｌＭｏｔｏｒｓＩｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔＤｒｉｖｅＶｅｈｉｃｌｅＺＨＡＩＬｉ，ＤＯＮＧＳｈｏｕ－ｑｕａｎ，ＬＵＯＫａｉ－ｙｕ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉ

3、ｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓａｌｌ－ｗｈｅｅｌｓｔｅｅｒｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓｐｅｅｄｆｏｒｆｏｕｒｉｎ－ｗｈｅｅｌｍｏｔｏｒｓｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｄｒｉｖｅｖｅｈｉｃｌｅ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｋｉｎｅｍａｔｉｃｓｏｆｓｔｅｅｒｉｎｇ，ａｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄｅｌｏｆｔｈｒｅｅｄｅｇｒｅｅｓ－ｏｆ－ｆｒｅｅｄｏｍｓｔｅｅｒｉｎｇｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄａｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｅｌｅ

4、ｃｔｒｏｎｉｃｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓｐｅｅｄｆｏｒｆｏｕｒｉｎ－ｗｈｅｅｌｍｏｔｏｒｓｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｄｒｉｖｅｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ．ＡｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｓｐｅｅｄａｎｄｔｏｒｑｕｅｂａｓｅｄｏｎｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｓＰＩＤｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｏｂｊｅｃｔｅｄｓｐｅｅｄｏｆｆｏｕｒｗｈｅｅｌｓ．ＦｏｕｒＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓａｒｅｕｓｅｄｔｏｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｌｙａｃｈｉｅｖｅｔｏｒｑｕｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｎｆｏｕｒｉｎ－ｗｈｅｅｌｍｏｔｏｒｓａｎ

5、ｄｒｅａｌｉｚｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓｐｅｅｄｓｔｅｅｒｉｎｇ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｔｅｅｒｉｎｇａｎｇｌｅａｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｓｔｒａｔｅｇｙｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｔｅｅｒｉｎｇｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｖｅｈｉｃｌｅｉｎａｌｏｗｓｐｅｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎ－ｗｈｅｅｌｍｏｔｏｒ；ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｄｒｉｖｅ；ａｌｌｗｈｅｅｌｓｔｅｅｒｉｎｇ；ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ四轮毂电机独立驱动车辆取消了变速器、减速提高

6、车辆低速操控性和高速平稳性，作者根据转向器、差速器和转向机构，布置灵活、传动系统效率高．运动学Ａｃｋｅｒｍａｎ模型和３自由度运动学模型，并采用４个轮毂电机独立驱动４个主动轮，电子差速结合驱动电机的控制特性，对四轮毂电机独立驱动控制４个主动轮的转速和转矩，实现车辆转向．电车辆转向电子差速控制策略进行研究，仿真验证了子差速控制策略是车辆转向的技术难点．大多数电方法的合理性．子差速控制的研究是结合转向运动学Ａｃｋｅｒｍａｎ模［１］１电子差速转向分析型，对四轮毂电机的转速或转矩协调控制；转向时单独控制转速，会使车辆自由度降低、操控性变１．１转向运动学分析［２］［３］差；单独控制转矩会使车辆的平稳性变

7、差．为根据车辆低速转向行驶Ａｃｋｅｒｍａｎｎ－Ｊｅａｎｔａｎｄ收稿日期：２００９－１２－２５基金项目：国家“八六三”计划项目（２００７ＡＡ１１Ａ１０５）；国家自然科学基金资助项目（５０９７５０２７）作者简介：翟丽（１９７３—），女，博士，副教授，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｉｌｉ２６＠ｂｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ．北京理工大学学报第３０卷［３］·模型，如图１所示，Ｌ为前后轮距，ｄ为左右轮距，Ｆｙｆｌｓｉｎδｆｌ－Ｆｙｒｌｓｉ