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六轮铰接式电动轮自卸车差速控制策略及仿真

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电驱动铰接式车辆转向差速性能建模与仿真

电驱动铰接式车辆转向差速性能建模与仿真

电驱动铰接式车辆转向差速性能建模与仿真顾瑄;郭晨飞【摘要】电驱动铰接式车辆每个车轮采用独立异步电机驱动,可靠高效的转向差速控制策略尤为重要.通过分析电动轮数学模型和车体运动转向数学模型,采用ADAMS建立虚拟样机模型,应用Simulink搭建牵引电机模型及其驱动控制模型,联合建立整车驱动控制模型;针对现有普遍采用的等功率和等扭矩控制方式进行稳态转向工况差速性能仿真,从车辆动力学角度对两种控制方式进行评价.结果表明:等转矩控制下的差速性能略优于采用等功率控制,对地面附着系数利用更好,所搭建的模型及获得的结论可以对电驱动铰接式车辆转向差速控制系统研究提供参考.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】5页(P86-89,94)【关键词】电驱动铰接车;转向工况;差速性能;等功率控制;等扭矩控制【作者】顾瑄;郭晨飞【作者单位】天津交通职业学院,天津300110;北京科技大学机械工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TH16;TH122;U463.42电驱动铰接式车辆具有多能、灵活、经济、机动等优点，广泛用于各类地下矿山。

与机械传动方式不同，电驱动铰接式车辆每个车轮由单独的牵引电机驱动，没有差速器，所以无法像机械差速器一样通过机械结构实现差速功能，而电驱动可以实现功率和扭矩的独立控制，通过对各车轮进行合理的能量分配，来降低轮胎磨损，提高整车通过性和能源利用率[1]。

因此，建立可靠的整车和轮边牵引电机及其控制系统模型，实现对牵引电机的有效控制，对研究整车转向差速性能具有重要意义。

国外学者采用基于转速的控制研究：文献[2]提出了基于滑模控制的策略；文献[3]采用神经网络算法对滑模控制进行改进；文献[4]设计一种采用神经网络控制方法的电子差速器。

国内学者的研究主要集中在乘用车方面，文献[5]提出一种基于BP 神经网络的电子差速器，文献[6]提出以电机驱动车轮的扭矩作为控制参数，并将这种控制策略应用到改装夏利TJ7100车上。

蒋亮群s电驱动铰接式自卸车轮边减速器可靠性优化设计(体积优化)

蒋亮群s电驱动铰接式自卸车轮边减速器可靠性优化设计(体积优化)

-I-Βιβλιοθήκη 北京科技大学硕士学位论文摘
要
轮边减速器的轻量化设计可以有效的减少原材料的消耗， 降低生产成本， 减小整车整备质量，提高载质量利用系数，从而降低汽车的能量消耗，减少 排放。本文针对轮边减速器主要研究内容如下： 第一，结合可靠性优化理论对轮边减速器两级行星齿轮进行优化设计。 取行星齿轮系的太阳轮、行星齿轮和齿圈的齿数、模数、齿宽为设计变量， 以减速器最小体积为优化目标，由可靠性理论设定齿轮的接触强度和弯曲强 度的可靠度约束，运用遗传算法求出其最优解。优化结果表明，在所用材料 不改变、保证传动比要求和强度可靠性的条件下，轮边减速器的体积减小 12%。 第二，运用有限元方法对行星轮架进行结构优化设计。在保证强度满足 要求条件下，根据实际结构选取合理优化参数和取值范围，以质量最小为优 化目标进行结构优化。优化结果表明，与原设计相比一级行星轮架质量减少 了 17.7%，二级行星轮架质量减少了 15.6%。 第三，对轮边减速器进行建模仿真分析。运动仿真分析结果表明齿轮优 化结果可行。针对齿轮传动齿向载荷分布不均，载荷突变等情况，对齿轮进 行合理修形，提高轮齿的承载能力，延长齿轮的使用寿命，减小啮合噪声。
Master Degree Candidate： JiangLiangqun Supervisor： LiuLi School of Mechanical Engineering University of Science and Technology Beijing 30 Xueyuan Road，Haidian District Beijing 100083，P.R.CHINA
Abstract .........................................................................................................................V 1 引言 ............................................................................................................................1 2 绪论 ............................................................................................................................2 2.1 课题来源 ..........................................................................................................2 2.2 本课题的研究现状 ..........................................................................................2 2.2.1 铰接式自卸车概述 ................................................................................2 2.2.2 轮边减速器 ............................................................................................4 2.2.3 行星齿轮传动技术 ................................................................................4 2.3 可靠性理论 ......................................................................................................7 2.3.1 可靠性的基本概念 ................................................................................7 2.3.2 可靠性设计 ............................................................................................8 2.3.3 可靠性优化设计理论 ..........................................................................11 2.4 本文主要研究内容 ........................................................................................12 3 轮边减速器的基本结构及工作原理 ......................................................................13 4 行星齿轮传动的可靠性优化设计 ..........................................................................16 4.1 优化设计概述 ................................................................................................16 4.1.1 优化设计数学模型 ..............................................................................16 4.1.2 优化算法选择 ......................................................................................17 4.1.3 遗传算法 ..............................................................................................18 4.2 可靠度的确定 ................................................................................................21 4.3 行星齿轮传动优化 ........................................................................................23 4.3.1 目标函数及设计变量 ..........................................................................23 4.3.2 约束条件 ..............................................................................................23 4.3.3 优化结果分析 ......................................................................................28 4.4 本章小结 ........................................................................................................29 5 行星齿轮架的结构优化 ..........................................................................................30 5.1 结构优化概述 ................................................................................................30 5.2 结构优化与CAE技术 ....................................................................................32 5.3 一级行星轮架结构优化 ................................................................................34 5.3.1 一级行星轮架受力分析 ......................................................................34

全轮驱动铰接车电子差速控制策略对比分析

全轮驱动铰接车电子差速控制策略对比分析

全轮驱动铰接车电子差速控制策略对比分析谢生伟【摘要】全轮驱动铰接车转向差速过程中,不同的电子差速控制策略造成各轮的滑移率变化不同,造成的轮胎磨损也有较大差异.通过分析整车动力学模型,联合ADAMS建立整车多体动力学虚拟样机模型和Simulink建立的整车电子差速控制策略模型,并在各轮加入滑移率计算控制模块,分别采用等功率分配、等扭矩分配和滑移率控制等控制策略,进行转向工况仿真,以转向过程中各轮滑移率变化作为对比分析指标.结果表明,滑移率控制能够很好地保证转向过程中各轮滑移率一致,更好地利用地面附着力,达到能量的合理分配,减小轮胎磨损,使整车获得良好差速性能,为此类电子差速控制策略研究提供参考.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】4页(P128-130,135)【关键词】全轮驱动铰接车;电子差速器;滑移率;控制策略;电动轮【作者】谢生伟【作者单位】四川职业技术学院,四川遂宁629000【正文语种】中文【中图分类】TH16;U463.42铰接式车辆以其良好的转向性能，越来越多的被应用。

与机械传动方式不同，全轮驱动铰接车采用电动轮结构，每个车轮由单独的牵引电机驱动，可以实现功率和扭矩的独立控制，通过对各车轮进行合理的能量分配，来降低轮胎磨损，提高整车通过性和能源利用率。

由于采用单独的电机驱动，没有差速器，所以无法像机械差速器一样通过机械结构实现差速功能，这就需要有一套可行的差速控制策略来控制电机实现电子差速。

采用电子差速技术可以有效提高整车的稳定性与操控性能，有效降低轮胎磨损，提高轮胎的使用寿命，降低成本。

全轮驱动铰接车需要频繁地转弯和上下坡，路面情况复杂多变，电子差速控制就显得更加重要。

目前比较成熟的技术有等功率分配和等扭矩分配，以及逐渐被采用的等滑移率控制，将此三种方式应用在全轮驱动铰接车电子差速中，是否可以充分利用地面附着系数，减小轮胎磨损，是科研人员面对的课题。

电驱动铰接车本身质量偏置对转向操稳性的影响

电驱动铰接车本身质量偏置对转向操稳性的影响

电驱动铰接车本身质量偏置对转向操稳性的影响黄夏旭;司吉祥;杨珏;张文明;申焱华【摘要】A roll and centroid offset steering kinematics model was presented according to the electric-driven articulated vehicle structural characteristics. The theoretic relationship between the yaw rate and roll angle steady-state value was established and the centroid position offset to the handling stability effects in steering conditions was discussed by calculating the yaw rate gain, roll angle gain and understeer parameter. The results show that analysis and test results are basically consistent when the articulated vehicle is steering at different speeds; the relationship between the yaw rate and roll angle is a complex nonlinear. And the centroid offset has different influence on the articulated vehicle handling stability. It provides a theoretical reference for the integrated control of articulated vehicle handling stability.%根据电驱动铰接式自卸车的结构特点,提出一种考虑车身侧倾和质心偏置情况下的车辆运动模型,通过计算其稳态转向过程中的横摆角速度增益、侧倾角增益以及不足转向系数来建立横摆角速度与侧倾角的理论关系,论述前、后车体质心偏置对车辆操纵稳定性的影响.研究结果表明:分析计算和试验验证的结果基本吻合;铰接式车辆以不同车速稳态转向时横摆角速度与侧倾角呈现出一种抛物线关系,且前、后车体质心偏置对车辆转向过程中的操纵稳定性有着不同的影响规律,该研究可为铰接式车辆操纵稳定性的综合控制提供理论参考.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(048)010【总页数】8页(P2657-2664)【关键词】铰接式车辆;横摆角速度;侧倾角;质心偏置【作者】黄夏旭;司吉祥;杨珏;张文明;申焱华【作者单位】北京科技大学机械工程学院,北京,100083;北京科技大学机械工程学院,北京,100083;北京科技大学机械工程学院,北京,100083;北京科技大学机械工程学院,北京,100083;北京科技大学机械工程学院,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】U461.6随着国内外大型露天矿山规模的不断扩大，铰接式电动轮自卸车在露天矿山的运输设备中起着举足轻重的作用。

六轮铰接车转向能力的分析与仿真

六轮铰接车转向能力的分析与仿真

六轮铰接车转向能力的分析与仿真贾小平;杨众;于魁龙;姬鹏飞;陈剑龙【摘要】为了解决一般铰接车折腰转向空间利用率低的问题，设计了一种采用后轮转向方式的六轮摆臂铰接车。

根据其结构特点，建立了铰接车转向力学模型，对其转向阻力矩和转向驱动力矩进行了理论分析，得出决定铰接车转向阻力矩大小的因素。

利用多体动力学仿真软件 RecurDyn 建立了铰接车仿真模型，通过对转向阻力矩理论值与仿真值的对比分析，验证了理论计算方法的正确性。

【期刊名称】《河南科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(037)004【总页数】4页(P11-14)【关键词】铰接式车辆;转向阻力矩;力学模型;仿真【作者】贾小平;杨众;于魁龙;姬鹏飞;陈剑龙【作者单位】装甲兵工程学院机械工程系，北京 100072;装甲兵工程学院机械工程系，北京 100072;装甲兵工程学院机械工程系，北京 100072;装甲兵工程学院机械工程系，北京 100072;中国人民解放军石家庄机械化步兵学院一大队，河北石家庄 050227【正文语种】中文【中图分类】U462.2铰接式车辆由于具有较高的地面通过性能和越障能力，已被广泛应用于复杂路况下的工程机械中[1]。

铰接车辆的转向阻力矩是其转向系统设计必不可少的原始参数，所以长期以来，对铰接车辆转向系统的研究主要集中在转向阻力矩的计算上。

目前，大部分学者都是基于车辆转向动力学原理，经一定的简化或采用经验公式，建立转向力学模型，来计算铰接车转向阻力矩的大小[2-3]，但忽略了侧向力的作用。

而在实际转向过程中，即使假定各车轮均处在无侧滑的滚动状态，侧向力也是存在的，所以理论计算结果与实际往往相差较大。

此外，许多文献在进行前后车体受力分析时，将转向油缸的作用视为力偶，认为推力和拉力的绝对值相同[4]。

但实际上，转向油缸通过推力和拉力作用在前后车体上，向任意一点简化的结果必然是一力偶和一合力矢量的共同作用，忽略这一合力矢量，在理论上就会使车体受力状态严重失真。

电动轮自卸车用六相同步发电机的仿真计算

电动轮自卸车用六相同步发电机的仿真计算

电动轮自卸车用六相同步发电机的仿真计算于冰【摘要】以某型号电动轮自卸车用六相双Y绕组同步发电机为例,利用有限元法,对其空载与负载工况进行仿真计算,并与试验结果进行比较,证明了设计的正确性和可用性.【期刊名称】《防爆电机》【年(卷),期】2012(047)003【总页数】3页(P18-19,50)【关键词】电动轮自卸车;六相双Y绕组;同步发电机;有限元【作者】于冰【作者单位】南车株洲电机有限公司,湖南株洲 412001【正文语种】中文【中图分类】TM3410 引言电动轮自卸车(简称自卸车)是大型矿山的高效运输设备，主要分布在煤炭等行业与大型水利工程中。

其中柴油发电系统作为电动轮自卸车电传动系统的组成部分，为自卸车提供电能。

而同步发电机是柴油发电系统的重要组成部分，采用六相双Y 移30°同步发电机具有可消除基本电流产生的5、7 次等高次谐波磁势和5、7 次谐波产生的基波磁势，可以减小附加损耗，降低定子绕组和铁心的由于电磁引起的振动，降低整流输出电流的纹波系数等优点，但传统的基于集中参数的磁路设计方法，对于这种六相双Y 移30°绕组的同步发电机，由于经验系数和修正曲线的缺乏，造成了计算值与实际值有一定的偏差。

而基于有限元的设计方法，从电磁场的本质出发，具有一定设计精度。

本文以某型号电动轮自卸车用六相双Y绕组同步发电机为例，利用有限元法，对其进行空载与负载工况的电磁场仿真计算［1-3］。

1 仿真模型的建立1.1 电磁场偏微分方程本文利用时变运动电磁场有限元模型计算电机的电磁场，其基于以下原理，瞬态电磁场偏微分方程为式中，A—矢量磁位;u—为磁导率;σ—电导率;V—运动媒介速度;Js—源电流密度。

忽略端部效应，并加入边界条件，可得到电机的瞬态电磁场的定解方程式中，Ω—求解区域;S1—定子外径边界条件。

1.2 电机的主要参数六相双Y 移30°绕组同步发电机额定点主要参数见表1。

电动轮汽车差速控制策略及仿真

电动轮汽车差速控制策略及仿真
徐凌
【期刊名称】《汽车工程师》
【年(卷),期】2016(000)007
【摘要】电动轮驱动的汽车各车轮运动状态相互独立,存在差速问题.为了解决电动轮驱动汽车的差速问题,使各轮速度相协调,进行了电动轮汽车差速控制策略及仿真研究.利用仿真平台对电动轮驱动汽车的车体横摆、路面不平及车轮半径不同的工况进行了仿真分析.结果表明:对驱动电机按转矩指令进行控制,采用转速随动的控制策略,可实现电动轮驱动汽车在各种工况下的自适应差速,避免出现车轮拖滑或滑转的情况.
【总页数】5页(P21-24,54)
【作者】徐凌
【作者单位】中国第一汽车股份有限公司天津技术开发分公司
【正文语种】中文
【相关文献】
1.电动客车电子差速控制策略仿真分析 [J], 李二平;熊金峰;胡廷辉;刘鑫;杜卫彬
2.电动轮汽车差速控制策略及仿真 [J], 徐凌;
3.轮边驱动自适应转矩平衡电子差速控制策略仿真实验研究 [J], 张霄霆;张炳义
4.轮边驱动自适应转矩平衡电子差速控制策略仿真实验研究 [J], 张霄霆;张炳义;
5.六轮铰接式电动轮自卸车差速控制策略及仿真 [J], 姜立标;丘华川;凌诗韵;何家寿
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铰接式运输车铰接销轴断裂仿真分析以及改进措施

70AUTO TIMEMANUFACTURING AND PROCESS | 制造与工艺铰接式运输车铰接销轴断裂仿真分析以及改进措施周树清1　王力彬21.中铁十一局集团城市轨道工程有限公司　湖北省武汉市　4300002.航天重型工程装备有限公司　湖北省孝感市　430000摘 要： 由于铰接式运输车车架铰接结构，适用于狭窄环境，被广泛应用于井下隧道运输。

车辆在行驶过程中受到来自路面的冲击，导致铰接结构区域断裂问题频发，造成较严重的安全事故。

本文通过力学分析推导出导致铰接销轴断裂的受力情况，接着采用Abaqus 有限元分析软件对铰接销轴的应力情况进行分析，找出销轴断裂的原因，再据此从增加刚度匹配和减小应力集中两方面进行优化改进，最后，通过仿真分析及整车应力应变试验，得到优化后的结构能经受住各种恶劣工况的考验，结构件重量也得到了有效控制。

关键词：铰接式运输车；铰接销轴；断裂；Abaqus；结构优化铰接式运输车是煤矿井下开采等领域所使用的特殊装备，由于工作环境复杂及行驶路况恶劣，铰接式运输车通常承受着来自地面的交变载荷的作用，而这种交变载荷对车架强度影响较大，往往会引起一系列的疲劳强度问题[1]。

由于客户对铰接运输车的可靠性和安全性要求的提高，车辆零部件的强度已成为铰接市运输车产品品质的重要指标。

本文以航天重工研制的铰接式材料运输车为分析对象，如图1所示。

图1　航天重工无轨胶轮铰接式运输车1　问题提出铰接式运输车的铰接机构作为前后车架的连接部位（图2所示），对整车的正常运行起着决定性的作用，除实现整车的转向功能外，还传递地面、前后车体之间冲击、弯矩、扭转等载荷，通过在铰接机构与车架之间设置圆柱型回转轴（图3所示），使前后车体可以绕圆柱中心轴转动，从而降低对车架抗扭能力的要求，增强对恶劣路况的适应性和通过能力，实际运行过程中，铰接机构同时承受着来自地面的冲击、弯矩和扭转等多种交变载荷，是整车受力最为恶劣的部位，很容易发生断裂等问题。

铰接式自卸车前车体侧倾振动仿真分析

铰接式自卸车前车体侧倾振动仿真分析王长新;郭志军;刘美兰;王喜明;杜干【摘要】针对铰接式自卸车前车体侧倾振动较大的问题,建立了该系统6自由度振动模型.分析了特定激励工况下,系统参数对该振动系统响应的影响程度.所选特定激励工况为:左、右车轮所受激励具有相同幅值和相同频率,而相角相差π,即最易引起系统侧倾振动的激励工况.考查的系统响应指标为驾驶室侧倾角加速度的模.影响因素包括悬架阻尼、两侧悬架间距等11个系统参数.通过仿真计算,采用单因素分析法研究了各系统参数发生变化时,前车体侧倾振动一驾驶室侧倾振动角加速度模值的变化情况;并用贡献率的概念比较了各个系统参数对侧倾振动的改善情况.【期刊名称】《河南科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(032)003【总页数】5页(P20-24)【关键词】铰接式自卸车;前车体;侧倾振动;系统参数;响应分析【作者】王长新;郭志军;刘美兰;王喜明;杜干【作者单位】河南科技大学车辆与动力工程学院,河南洛阳471003;河南科技大学车辆与动力工程学院,河南洛阳471003;河南科技大学车辆与动力工程学院,河南洛阳471003;河南科技大学车辆与动力工程学院,河南洛阳471003;河南科技大学车辆与动力工程学院,河南洛阳471003【正文语种】中文【中图分类】U461.40 前言随着中国经济建设的快速发展,铰接式自卸车在水利水电、交通基础建设、矿产开发等方面得到广泛应用,中国一些厂家也开始生产这类车辆。

铰接式自卸车前车体振动系统复杂,质量小的前车体与质量大的后车体在侧倾上几乎不相互影响,加上铰接式自卸车行驶路况恶劣,使得前车体的侧倾振动明显[1-2]。

前车体侧倾振动比较厉害也是实际工作中这类车辆驾驶员反映突出的问题。

侧倾振动不仅影响驾驶员的疲劳程度,也会影响零部件的寿命。

通常车辆振动研究把车辆左右两侧的激励视为一样,加上普通公路车辆侧倾振动不明显,很少考虑车辆的侧倾振动[3-4]。

6×6电驱动轮式车辆驱动防滑控制研究

6×6电驱动轮式车辆驱动防滑控制研究闫永宝;张豫南;颜南明【摘要】针对6×6电驱动滑动转向无人地面车辆,建立了非线性18自由度车辆动力学模型,基于电动机驱动车轮扭矩精确可控的特点,以滑转率为调节对象,开发了基于平滑切换的复合Fuzzy-PID驱动防滑控制策略,通过Fuzzy控制器提高防滑控制系统的动态性能和不平路面的适应性能,采用增量式PID控制器提高防滑控制系统的稳态性能和控制精度.结合低附路面、高附转低附对接路面、低附转高附对接路面和对开路面4种路况,对防滑控制策略进行了仿真,仿真结果表明所提防滑控制策略能够快速、有效、平滑地抑制驱动轮的瞬时滑转.【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2014(035)009【总页数】9页(P1335-1343)【关键词】控制科学与技术;多轮独立驱动;驱动防滑;Fuzzy控制;PID控制;平滑切换【作者】闫永宝;张豫南;颜南明【作者单位】装甲兵工程学院控制工程系,北京100072;装甲兵工程学院控制工程系,北京100072;装甲兵工程学院控制工程系,北京100072【正文语种】中文【中图分类】TP2滑动转向电驱动无人地面车辆以其机械结构简单、运转和维修费用低、能够零半径转向、越野能力突出等特性在军事应用中备受关注,由于采用滑动转向方式,轮胎磨损在所难免,其底盘结构的特殊性导致了车辆在运动过程中出现个别轮胎与路面微接触或是完全悬空,当车辆驱动力突然增大或是路面附着系数突然减小时,车轮发生打滑,车轮滑转率迅速变大,轮胎进入非线性区域,轮胎纵向驱动力迅速变小,同时,随着车轮滑转率的增加,轮胎的侧向性能变差,转向操控性能和稳定性也变差,在外力扰动下轮胎就会打滑,造成平台失稳,影响行驶的轨迹。

因此有必要对车轮驱动防滑进行控制,对无人地面车辆主要考虑车辆起步加速、低速行驶时的驱动防滑控制,其主要目标是充分利用各驱动轮附着力,使车辆获得尽可能大的牵引力,提高其加速性能;在车轮悬空时,控制转速,减小能耗。

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巧 rf ' 令 ]\应 用 拉 格 朗 日 方 程 法 ，整
车的状态方程可推导为
X = A - \ x ) [ C ( x ) U x+ D ( x ) U y+ T 0E ( x ) - B ( x ) ] ( 1 )
式中：
Fig. 1 Velocity, acceleration and force of the front and rear truck body and roll diagram of the front body
六轮铰接式电动轮自卸车差速控制策略及仿真
姜立标丘华川凌诗韵何家寿
( 华南理工大学机械与汽车工程学院，广 东 广 州 510640)
摘 要 ：现有的六轮铰接式电动轮自卸车差速控制策略只是简单地实现差速，且其忽略
整车横摆控制和驱动防滑控制而导致整车动力学性能较差.为此，提出了基于驱动力分层
控 制 的 差 速 控 制 策 略 .首 先 基 于 杠 格 朗 日 方 程 法 推 导 了 包 含 整 车 纵 向 、侧 向 、横 摆 及 前 车
然 而 ，六轮铰接式电动轮自卸车各轮独立驱动 在 拥 有 更 多 控 制 自 由 度 的 同 时 ，也 带 来 了 差 速 控 制 问题[4].只有精确控制好各电动轮驱动力矩和转速， 实 现 不 同 工 况 下 各 轮 协 调 工 作 ，才 能 充 分 发 挥 其 多 自由度控制的优势.目前主要有等转矩控制[56]和等 滑移率控制[78]两种差速控制策略，但两者都只是简
身侧倾自由度的整车动力学数学模型，然后设计由总驱动功率及横摆控制功率决策层、差
动驱动分配层和驱动防滑稳定层组成的分层控制差速控制策略.文中运用自抗扰控制算
法计算出纠正转向角偏差所需的横摆控制功率，采用最优滑移率识别算法对各轮驱动功
率进行修正.离线仿真结果表明，所提差速控制策略在不同工况和路面下均能很好地实现
文 中 采 用 舒 适 型 驾 驶 风 格 ，总 驱 动 功 率 与 油 门
踏板位置成线性关系，总驱动功率为
P ^ = ACCP
⑵
P 式 中 ， 为整车额定功率.
文 中 以 整 车 转 向 角 为 横 摆 控 制 变 量 ，实时监测
其 实 际 值 0 与 目 标 值 5 的偏差值，通过自抗扰控制
AP 算法计算出纠正该偏差所需横摆控制功率 d，并
based on driving force hierarchical control
各轮最终驱动功率A 、P2、P3、P4、P5、P6，输入给轮 边 电பைடு நூலகம்机 驱 动 系 统 得 到 各 轮 驱 动 转 矩 K 、:r2、:r3、r 4、 K 乙、 ，并输入到整车动力学模型.
2 . 2 总驱动功率及横摆控制功率决策层
第 45卷 第 1期 2017年 1 月
Jo华urn南al o理f S工(oNuat大htuCr学ahlinS学aciUe报nnciev（eErs自diittyi然oonf)科Te学chn版olo）gy
Vol.45 No.l January 2017
文章编号：l 〇〇〇-565X(2017)01-0001-08
1 整车数学建模
首先进行以下假设:①自卸车行驶在平坦路面， 路 面 垂 向 不 平 度 输 人 为 〇;②前悬架工作在线性区 间 ，刚度、阻尼为恒定值;③忽略轮胎回正力矩的影 响 ，只考虑纵向力和侧向力；④忽略 空 气 阻 力 ；⑤包 含前悬架在内的整车结构都是刚性的;⑥只考虑轮 胎与路面之间的摩擦力，其他摩擦力为〇[9w].
标 驱 动 功 率 /^、/ ^ 、/ ^ 、/ ^ 、/ ^ 、/^.稳 定 层 根 据 “人 -车 -路 ”状态观测器采集的各轮转动角速度％ 和纵向速度判断各轮工作状态处在附着稳定区 还 是 非 稳 定 区 ，对 各 轮 目 标 驱 动 功 率 进 行 修 正 ，得到
图 2 驱动力分层控制的差速控制策略总体框图 Fig. 2 Overall block diagram of differential control s'
为 了 使 动 力 学 模 型 更 加 符 合 实 车 情 况 ，文中 建
立 的 整 车 动 力 学 模 型 包 括 前 车 的 纵 向 运 动 、侧 向 运 动 、横摆运动和侧倾运动4 个自由度，后车的纵向运 动 、侧向运动和横摆运动3 个 自 由 度 以 及 6 个车轮
的转动自由度共1 3 个自由度.取整车状态变量为
0
0
0
0
0
0
-sin 汐 -sin 汐 0 0 0 0
cos汐 cos汐 1 1 1 1
D (x )--
k
k
0
0
0
0
-L cos 0 -L cos 汐 L~Lr L~Lr K~Lr K~Lr
_ h-
h- 0 0 0 0
^ ( ^ ) = [ 0 0 1 1 0] T; Ux= [Flx F2x F3x F4x ^5x ^6x] » m =mi+mhi+mY,m 1=m{+mh{,M =mh{hh(2r{+rr) ,m {^J 前车非簧载质量，mbf为前 车 簧 载 质 量 ，％为后车质
感受计算出总驱动功率p d;根 据 驾 驶 员 转 向 指 令 5
以及“人 -车 -路 ”状态观测器采集的前、后车体的实 际转向角心经自抗扰控制得到所需的横摆控制功
A V 率 / 分配层根据“人 -车 -路 ”状态观测器采集的
各 轮 法 向 载 荷 ，同时考虑各轮边电机额定功率
PN的限制，将总驱动功率P D和所需的横摆控制功率 APd按 照 差 动 驱 动 的 方 法 分 配 给 各 轮 ，得 到各轮目
为前、后车体相对铰接点转动的角度;0 为 前 、后车
体转动形成的折转角，即整 车 转 向 角 ；
(€=1，2,… ，6)分别为左前轮、右前轮、左中轮、右中
轮 、左后轮、右后轮的纵向速度、侧向速度、纵向力和
侧向 力 ;\gf为 前 车 身 质 心 高 度 人 为 前 车 身 质 心 到 侧倾中心的垂向距离;令为前车身侧倾角.
图 1 为前、后车体的速度、加 速 度 、受力分析图
收 稿 日 期 ：2 0 1 6 -0 5 -0 1 * 基金项目：国家自然科学基金资助项目（51275175);广东省自然科学基金资助项目（2014A030313254)
Foundation items：Supported by the National Natural Science Foundation of China(51275175) and the Natural Science Foundation of Guangdong Province(2014A030313254)
作者简介：姜立标（196 5-), 男 ，博 士 ，副教授, 主要从事车辆系统动力学与电子控制研究.E-mall :jlb620620@
2
华 南 理 工 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 )
第 45卷
A A 及 前 车 身 侧 倾 简 图 为 前 后 车 体 铰 接 点 ， 、 分
心到中轴、后 轴 的 纵 向 距 离 ; 圪 、^■分别为前轴、 中轴、后 轴 的 轮 距 ;％、& 、^分 别 为 前 车 体 质 心 的 纵
向速度、侧向速度、横 摆 角 速 度 ;^、^ 、^分别为后车 体质心的纵向速度、侧向速度、横摆角速度;％,、％y、
/^分别为前车体质心的纵向加速度、侧 向 加 速 度 、横 摆角加速度;分另彳为后车体质心的纵向加
单 地 实 现 差 速 ，且 由 于 忽 略 了 整 车 横 摆 控 制 和 驱 动 防 滑 控 制 ，各 轮 驱 动 与 转 向 系 统 工 作 不 协 调 导 致 整 车动力学性能较差.
为解决该问题，文中从整车控制层面出发，建立 了 整 车 动 力 学 数 学 模 型 ，提 出 了 基 于 驱 动 力 分 层 控 制的差速控制策略，将横摆控制、差速控制和驱动防 滑控制整合到其中，以实现不同工况下六轮的协调 工 作 ，并进行了离线仿真实验.
2 . 1 分层控制差速策略的总体设计方案 文中设计的分层控制差速策略主要由总驱动功
率 及 横 摆 控 制 功 率 决 策 层 （简 称 决 策 层 ）、差动驱动 分 配 层 （简 称 分 配 层 ）和 驱 动 防 滑 稳 定 层 （简 称 稳 定 层 ）组 成 ，总体控制框图如图2 所示.
决策层根据油门踏板的位置4 。及设定的驾驶
m1Lrr{(v {sin〇 - u {co s6 ) ,
(K4>~mugK )
+ m 1/iJrf^ f ]T；
第 1期
姜 立 标 等 ：六轮铰接式电动轮自卸车差速控制策略及仿真
3
cos 8 cos 8
1
1
1
1
sin汐 sin汐 0
0
0
0
B C (x )--
/2
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0
0
0
0
-Lrsin〇 -Lrsin$ -B J 2 B J 2 -B/2 B/
~
^ly
^2y
^3y ^ Ay
^5y
T
^6：
驾驶员模型
量 ， 为前车非簧载质量横摆转动惯量，/ZZ1■为后车
质量横摆转动惯量， 分别为前车身质心处的横
Q 摆转动惯量和侧倾横摆转动惯量积，^ 分别为
决
前悬架侧倾刚度系数和阻尼系数^为重力加速度.
策 层
接 着 建 立 Gim理论轮胎模型[11_12]、全液压转向
别为前、后 车 体 的 质 心 位 置 ; 为 固 定 在 前 车
体质心的坐标系，〇2Z2K Z2为固定在后车体质心的
坐标系， 轴指向纵向运动方向， 轴指向侧向运
动方向， 轴指向地面；^ 和 4 ■分别为铰接点到前、