|广州番禺升降车出租|广州番禺升降车出租公司|广州番禺升降车公司|      ⭕千金用兵,   百金求间 ⭕    升降车横摆力矩分配控制策略研究.    上层动力学控制算法研究    升降车运动状态跟踪控制参考模型参考模型是升降车横摆力矩分配控制系统设计的基础，它不仅是对驾驶员驾驶指令（转向、加减速）的反映，并且还为控制系统的设计提供了跟踪控制目标值。驾驶员的控制输入与升降车跟踪目标变量的映射关系为：dswxXfa   Xd为升降车状态期望目标值，δsw为方向盘转角，ax为升降车的纵向加速度。本文只研究驱动转向工况，因此选取：ωf_d和Vx_d分别代表整车期望的横摆角速度和纵向车速。⑴横摆角速度期望值83在跟踪升降车横摆角速度方面，本文将轮边电驱动铰接升降车前部车体所组成的两轴四轮升降车抽象出来，并将它作为整车横摆力矩分配控制的参考对标车型。现对其进行如下简化处理：

     ①直接以前轮转角作为参考对标车型的输入，忽略升降车转向系统的动态特性及对参考对标车型模型的影响，并且假定前轮转角足够小；②假定参考对标车型只作平行于地面的二维平面运动，即忽略了升降车沿着z轴的垂向运动、围绕y轴的俯仰运动和围绕x轴的侧倾运动； ③忽略空气阻力对参考车型的影响； ④限定升降车的侧向加速度在0.4g以下，即轮胎的侧偏特性始终处于线性范围内，忽略纵向力对侧偏特性的影响及轮胎回正力矩的作用；基于以上简化，得到只有侧向运动和横摆运动两自由度升降车模型。线性参考模型基于以上的简化处理及，可列出如下二自由度参考模型动力学微分方程式：中Fyf为前轴两个车轮轮胎侧向力的合力，Fyr为后轴两个车轮轮胎侧向力的合力。根据以上简化假设，参考对标升降车的轮胎的侧偏特性始终处于线性范围内，因此升降车模型的前轴和后轴所受的侧向作用力分别为：yfffyrrr  升降车模型的前轴和后轴的轮胎侧偏角分别为：Cf为前轴车轮轮胎的侧偏刚度，Cr为后轴车轮轮胎的侧偏刚度。将升降车的质心侧偏角/yx. 当升降车在作稳态的转向运动时，升降车的质心侧心侧偏角β及其横摆角速度ωf均在时间域保持不变，因此，0及f0，将其代入上式可得到理想稳态横摆角速度和质心侧偏角为：ffr2frrfmab(-)(a+b)CCstaK，是升降车稳定性因数。由于升降车在转向行驶过程中，其整车纵向作用力及侧向作用力还要受到轮胎与地面之间的附着条件的限制，因此升降车在转向过程中的侧向加速度不可能超过路面所能提供的侧向加速度的极限值，因此，横摆角速度的上限值应为  表示侧向加速度和纵向加速度的综合影响因子。 

   

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         考虑到升降车系统的动态特性和参考模型增益，将本文的横摆角速度控制跟踪目标设定为： τr和τd为时间常数，kr为参考模型增益。⑵纵向速度意图解析通过分析驾驶员所操纵的加速踏板开度信号，可以实现对驾驶员纵向速度的意图解析，本文采用的加速踏板解析策略是目前广泛使用的加速踏板开度与驱动电机驱动转矩之间呈简单的线性映射关系，依据四个电机总的峰值转矩，实现驾驶员对纵向加速度的意图解析：4x_dpsimax1  Aps为加速踏板开度值，Timax为各个驱动电机峰值转矩，m为轮边电驱动铰接升降车总质量，θ为前后车体折转角，δ为前轮转角。根据期望纵向加速度，在时间域中对其积分可得期望的纵向速度：x_d0x_d0tV  .  广义控制量计算轮边电驱动铰接升降车运行在外界环境和行驶工况均为复杂多变的情况下，升降车的控制算法需要满足驾驶员对升降车的动力性和操纵性的要求，因此上层动力学控制层的跟踪控制算法应该能够及时、快速的对驾驶员的驾驶意图进行解析，并对解析出的目标值进行快速响应，输出广义控制参变量，从而为下层驱动电机的驱动转矩的分配提供依据。从以上特点可以看出，上层动力学跟踪控制所选用的控制算法应该具有响应迅速、对外界的各种干扰要具有较大的鲁棒性等特点。与其他的控制算法相比，滑模变结构控制算法具有实现简单、鲁棒性好等优点，能够很好的满足本文对上层动力学跟踪控制算法的要求。在升降车的转向行驶工况中，升降车的行驶状态主要由升降车的纵向车速、侧向车速以及横摆角速度确定。汽车的质心侧偏角由升降车的纵向速度与侧向速度确定：xyVV  对升降车的横摆角速度进行积分可以得到升降车的横摆角，汽车行驶的航向角为升降车的质心侧偏角和横摆角之和：轮边电驱动铰接升降车主要运行在具有高附着系数的大中城市主干道路的良好路面上，并且具有较低的平均运行车速，因此升降车的质心侧偏角较小，汽车的航向角主要由汽车的横摆角来确定，此时横摆角速度可更好的反映出汽车的转向行驶状态。基于以上分析，本文选取升降车的横摆角速度作为升降车横摆控制的控制变量。基于轮胎的侧偏特性，当升降车在道路上进行转向行驶时，由于升降车的侧向运动和横摆运动而使轮胎产生轮胎侧偏角，进而产生升降车侧向运动与横摆运动所需要的侧向力和横摆力矩，并利用其实现所期望的侧向运动和横摆运动。为了使本文研究对象—轮边电驱动铰接升降车的前部车体部分的横摆角速度能够有效跟踪前文得到的横摆角速度理想值，根据滑模变结构控制理论，设定控制跟踪误差为：选取滑模控制系统的切换函数为：c>0，为选定系数。选取等速趋近率：需求的横摆力矩为：选取李亚普诺夫函数为：因选取的ε>0及c>0，因此L0，所以滑模控制系统稳定。

          层能量优化控制算法研究   本文的研究对象轮边电驱动铰接升降车在转向过程中，受力关系。整车由布置在中轴和后轴的四个轮边驱动电机独立驱动，在中轴和后轴之间布置能够传递阻尼转矩的铰接盘装置，后轴电机的驱动力矩可通过铰接盘装置作用于前部车体，进而影响升降车前部车体的纵向与侧向动力学特性。本文是通过分析驾驶员操纵的加速踏板的位置信号实现对驾驶员纵向动力性能的意图解析的，并且采用线性单调函数关系表示加速踏板位置信号，因此升降车驱动电机系统总的驱动转矩需求为：psmaxT4AT    其中Aps为加速踏板开度信号，Tmax为驱动电机在相应转速下的峰值转矩。升降车总的驱动电机需求转矩由中轴的后轴的四个驱动电机来满足：4ii1TT   在轮边电驱动铰接升降车的横摆力矩控制中，中轴两个驱动车轮所产生的附加直接横摆力矩可表示为：mmmx2mx1B 后轴两个驱动车轮所产生的附加直接横摆力矩可表示为：rrrx2rx1B 忽略空气阻力及地面摩擦阻力，根据驱动轮动力学模型，可以得到wiii0m/rxj  因为当车轮的滑移率100%时，wiiI相对于Tii0及Fm/rxjr的数值足够小可忽略，因此可以得到i0m/rxjTiFr.  根据本文所推导出的整车动力学模型，有符号定义同第二章整车模型公式中符号定义。当轮边电驱动铰接升降车由于中轴和后轴驱动电机左右转矩差的作用而产生附加的直接横摆力矩时，可得：由以上两式可得对前部车体所附加的直接横摆力矩为：1fmrMIM(MM)  升降车在转向行驶过程中，四个驱动车轮中心的速度为：90mwm1fxfmwmVfx为前部车体质心处速度，Vrx为后部车体质心处速度，各驱动车轮处的轮边驱动电机的转速为：mj0ii0为驱动电机到车轮的总传动比。四个驱动电机总的驱动效率为：考虑约束条件，因此效率优化数学模型为：设计空间DOE采样当上层动力学控制层计算得到轮边电驱动铰接升降车需要附加的直接横摆力矩后，如何按照能量消耗最低的原则将其合理的分配到四个驱动电机上还要受到加速踏板开度、前后车体的折转角、纵向行驶车速以及汽车横摆角速度等因素的影响。同时，在不超越各状态变量边界值的情况下，轮边电驱动铰接升降车可以在任意车速、任意前后车体折转角、任意汽车横摆角速度和任意的加速踏板开度的情况下进行横摆力矩控制，因此，加速踏板Aps、附加横摆力矩ΔM、前后车体折转角θ、纵向车速v和前部车体91的横摆角速度ωf共同构成了附加横摆力矩优化分配的连续设计空间。

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