一种轮边电机驱动车辆转向控制策略
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作者:陈路明 贾琦
【摘 要】为提高轮边电机驱动车辆转向灵活性，论文提出了一种新型转向策略，建立了基于直接横摆力矩控制的转向控制结构。在该结构中，设计了模糊控制器对横摆角速度进行调节，控制内、外侧电机转矩差产生横摆力矩，进行转向控制。Adams和Matlab联合仿真实验证明了该控制策略改善了车辆的转向性能和稳定性。
【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.
【关键词】轮边电机;直接横摆力矩;转向控制;仿真
【Keywords】wheel-side motor; direct yaw moment control; steering control; simulation
【中图分类号】U461.1 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2020）10-0148-02
1 引言
电驱动车辆转向控制是车辆动力学控制的一个主要研究方向，目前很多学者采用PID控制、H∞控制等方法为集中驱动车辆设计了转向控制策略。轮边电机驱动车辆是电驱动车辆的一种重要类型，与集中驱动车辆相比，它具有各轮独立可控、电机响应速度快等优势，调节电机转矩能够产生直接横摆力矩，论文对轮边电机驱动车辆进行转向控制研究，建立了车辆转向控制结构，设计了模糊控制器进行横摆角速度控制，利用Adams和Matlab/Simulink联合仿真平台进行了仿真研究。
2 转向控制结构设计
建立研究对象线性二自由度车辆模型，如图1所示。
针对该型8轮轮边电机驱动车辆，建立转向控制结构（见图2）。车辆参考模型根据输入的驾驶信号δsteer、路面附着系数μ、车速V等信息得出横摆角速度γ的参考值γd;以γ与γd的误差eγ和误差变化率ecγ为输入量，通过模糊控制得到整车横摆力矩调节量ΔT，再将转矩分配至8个车轮，得到左、右轮横摆力矩调整值ΔTL、ΔTR。
3 模糊控制器设计
横摆角速度模糊控制器中，ecγ模糊子集为{PB，PM，PS，ZO，NB，NM，NS}，eγ和ΔT模糊子集分别为{PVB，PB，PM，PS，ZO，NVB，NB，NM，NS};eγ论域取为[-0.12，0.12]，ecγ论域取为[-0.5，0.5]，ΔT的论域为[-3000，3000];语言变量Eeγ、Eecγ、EΔT的论域均为[-6，6]。制定的模糊规则如表1所示。
4 仿真结果及分析
在μ=0.8的路面条件下，以目标车速v<30 km/h进行转向行驶，驾驶信号输入及仿真结果分别如图3a～3d所示。
根据图3所示实验结果，在良好路面低速行驶工况下，未施加控制车辆和施加转向控制车辆的横摆角速度稳态值分别为0.23rad/s和0.26rad/s;从车辆转向半径图和运行轨迹图中可以看出，所设计的转向控制策略有效提高了车辆转向性能，半径稳态值从无控制时的23m减小到了16m。
5 结论
本文根据轮边电机驱动车辆特点，建立了车辆转向控制结构，设计了基于模糊逻辑的运动跟踪控制器，调节内、外侧电机转矩值得到横摆力矩，实现了小半径转向控制。采用Adams和Matlab联合仿真，实验结果表明所设计的转向控制策略减小了转向半径，减轻驾驶负担，提高了车辆行驶机动性。
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