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多电机分布式驱动汽车底盘集成控制技术

2024-09-13 12:05:30·  来源：智能运载装备研究所  作者：赵轩等  
　
表４列出了常使用的协调控制方案。控制系统根据车辆状态、行驶工况、驾驶意图，采用切换控制、优化分配控制等算法对各子系统的权重进行分配。基于子系统权重分配与基于子系统协调优化的协调控制是目前的研究热点，尤其是基于子系统协调优化的协调控制方法。基于权重分配协调控制方法的效果主要依赖于研究者根据专家经验或个人知识制定的权重分配方案，因此该方法易受到开发者的主观影响，同时由于分配方案离线制定，可能会导致对车辆运行状态的适应性不高。基于子系统协调优化的控制方法通过求解底盘动力学优化目标函数实现协调控制，能够实现底盘控制系统实时最优控制，且对工况适应性更好。但是随着协调的子系统不断增多，优化目标函数复杂度不断增加，约束条件繁多，求解最优化问题易陷入局部最优，同时分布式驱动电动汽车作为一个典型的冗余系统，该多目标优化问题求解的实时性也亟待改善。

表4  纵-横-垂向动力学集成控制方案

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2.5 分布式驱动汽车运行状态划分

由于分布式驱动电动汽车底盘子控制系统的工作特性的限制，在不同的控制目标下各系统工作的区域各有不同，车辆运行状态划分对于控制效果也有显著影响。因此在集成控制中，需要针对车辆不同运行状态制定相应的控制策略。目前车辆运行状态划分研究方法包括：车辆相平面分类法、车辆轮胎力分析法等。

相平面法也是近年来普遍采用的车辆行驶状态划分方法。相平面法是在三参数变化的情况下判断系统是否稳定的重要方法，一般包括：质心侧偏角－横摆角速度（β－ω）相平面、质心侧偏角－质心侧偏角速度图片相平面、前后轮侧偏角相平面。相平面通过稳定平衡点和非稳定平衡点可以分为稳定区域、临界区域、非稳定区域。目前，相平面的区域边界主要确定方法为双线法。双线法稳定域的边界一般用通过两鞍点做切线表示，稳定边界数学模型为

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平行线法参数较少、表示较为简单，能适用于较大多数情况下的相平面图的分析。但是对于分析稳定极限来说，车辆常处于临界稳定状态，此时的相平面轨迹线收敛区域明显变窄且变化非常剧烈，相轨迹线已较难收敛到稳定结点，而且两侧临界边界已经明显不对称，平行线法已经难以适用。

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图6 双线法相平面和稳定域

考虑到底盘控制最终需要通过改变轮胎力来实现，而轮胎力具有强非线性及饱和性特征，因此根据轮胎力特点对车辆运行状态划分，并设计协调控制系统可以获得车辆理想的控制效果。比如基于分层控制架构的AFS和DYC协调控制系统，考虑路面附着条件和轮胎垂向载荷对轮胎侧向力的影响，根据轮胎力确定２个子系统的工作区域。在轮胎线性区，仅AFS参与控制；在轮胎侧向力饱和区，仅DYC参与控制；在过渡工作区域，由于轮胎侧向力呈非线性增加，但未达到饱和状态，采用AFS和DYC协同工作，基于轮胎侧偏角定义了过渡区域的协调权重因子。

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