四轮独立转向四轮驱动电动汽车的研制

2021年（第43卷）第2期汽车工程Automotive Engineering2021（Vol.43）No.2 doi：10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.02.001基于NMPC的智能汽车纵横向综合轨迹跟踪控制*陈龙1，邹凯2，蔡英凤1，滕成龙2，孙晓强1，王海2（1.江苏大学汽车工程研究院，镇江212013；2.江苏大学汽车与交通工程学院，镇江212013）［摘要］本文中针对大曲率转弯工况下，智能汽车纵横向动力学特性的耦合和动力学约束导致轨迹跟踪精度和稳定性下降的问题，提出一种基于非线性模型预测控制（NMPC）的纵横向综合轨迹跟踪控制方法，通过NMPC和障碍函数法（BM）的有效结合，提高了跟踪精度，改善了行驶稳定性。

首先建立四轮驱动-前轮转向智能汽车动力学模型和轨迹跟踪模型，采用非线性模型预测控制计算出期望的纵向力、侧向力和横摆力矩；然后基于轮胎动力学模型建立带约束的非线性规划数学模型，利用障碍函数法求解出四轮轮胎力的最优分配，并最终实现四轮驱动智能汽车纵横向综合轨迹跟踪控制。

最后进行Carsim和Simulink联合仿真，结果表明，与传统的预瞄PID控制相比，所提方法可在考虑纵横向动力学耦合的情况下明显改善跟踪精度和行驶稳定性。

关键词：智能汽车；轨迹跟踪；非线性模型预测控制；障碍函数法Longitudinal and Lateral Comprehensive Trajectory Tracking Control ofIntelligent Vehicles Based on NMPCChen Long1，Zou Kai2，Cai Yingfeng1，Teng Chenglong2，Sun Xiaoqiang1&Wang Hai21.Automotive Engineering Research Institute，Jiangsu University，Zhenjiang212013；2.School of Automotive and Traffic Engineering，Jiangsu University，Zhenjiang212013［Abstract］Aiming at the lowering of the trajectory tracking accuracy and stability caused by the coupling of longitudinal and lateral dynamic characteristics and the dynamic constraints of intelligent vehicles under large‑cur‑vature turning conditions，a longitudinal and lateral comprehensive trajectory tracking control method based on non‑linear model predictive control（NMPC）is proposed in this paper.Through the effective combination of NMPC and barrier（function）method（BM），the tracking accuracy and driving stability are improved.Firstly，a dynamics mod‑el for a four‑wheel drive and front wheel steering vehicle and its trajectory tracking model are established and the NMPC is adopted to calculate the desired longitudinal force，lateral force and yaw moment.Then a nonlinear pro‑gramming mathematical model with constraints is constructed based on tire dynamics model and the BM is used to solve out the optimal distribution of the tire forces of four‑wheels，and finally the longitudinal and lateral comprehen‑sive trajectory tracking control for a four‑wheel drive intelligent vehicle is achieved.In the end，a Carsim and Simu‑link joint simulation is conducted with a result showing that compared with the traditional preview PID control，the method proposed can significantly improve the tracking accuracy and driving stability with consideration of the cou‑pling between longitudinal and lateral dynamics characteristics.Keywords：intelligent vehicles；trajectory tracking；nonlinear model predictive control；barrier method*国家重点研发计划（2018YFB0105000，2017YFB0102603）、国家自然科学基金（51875255，61601203，61773184，U1564201，U1664258，U1764257，U1762264）、江苏省自然科学基金（BK20180100）、江苏省六大人才高峰项目（2018‑TD‑GDZB‑022）、江苏省战略性新兴产业发展重大专项（苏发改高技发（2016）1094号）和镇江市重点研发计划（GY2017006）资助。

四驱电动汽车变附着路面行驶操稳性控制研究
顾柳恒;张军
【期刊名称】《机械设计与制造》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】针对四轮驱动电动汽车行驶时路面峰值附着系数和附着利用率变化的问题,提出利用直接横摆力矩控制提高操纵稳定性的控制策略。

该策略采用分层控制,上层控制器负责目标车速的追踪、滑移率调整力矩的计算、以及根据行驶危险程度实现对质心侧偏角和横摆角速度的协调控制,下层控制器包括以轮胎利用率最优为目标的分配算法及集成滑移率控制的分配算法,根据滑移率大小实时切换。

Carsim-Simulink联合仿真结果表明,在对开路面行驶时,相比于转矩平均分配控制策略,该控制策略能够使车辆具有良好操稳性的同时保持各车轮处于最佳滑移率区间内,有效改善了车辆性能。

【总页数】5页(P36-40)
【作者】顾柳恒;张军
【作者单位】北京理工大学机械与车辆学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH16
【相关文献】
1.分布式电动汽车行驶状态与路面附着系数估计
2.分布式电动汽车行驶状态与路面附着系数估计
3.考虑路面附着条件影响的电动汽车制动力变比值优化分配算法研
究4.分布式驱动电动汽车操稳性鲁棒增益调度控制研究5.低附着路面下四轮独立驱动电动汽车稳定性控制
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关于四驱技术特点的描述中-概述说明以及解释1.引言1.1 概述四驱技术是指车辆通过四个车轮驱动力来提供动力的一种技术。

相比于普通的两驱车辆，四驱技术具有更强的抓地力和稳定性，在各种路况下表现更出色。

四驱技术广泛应用于越野车、SUV以及高性能轿车等车型中，为驾驶者带来更好的操控感和驾驶体验。

四驱技术的优势主要在于其出色的操控性和车辆动力的平衡性。

通过四个车轮分别提供驱动力，四驱车辆能够更好地适应各种复杂路况，如雨雪、泥泞或崎岖山路等。

这是因为四驱车辆可以通过调节四个车轮的扭矩分配，将动力传递给抓地能力较好的车轮，从而提高车辆的牵引力和通过能力。

此外，四驱技术还可以提升车辆的稳定性和操控性。

在高速行驶或急转弯时，四驱车辆能够更好地分配车辆的重量，保持车辆的平衡状态，提高行驶的稳定性。

同时，四驱技术还能够提供更大的侧向抓地力，减少车辆在转弯时的侧滑风险，使驾驶者更有信心和掌控力。

总而言之，四驱技术通过四个车轮的驱动力分配和调节，能够提供更好的抓地力、稳定性和性能操控，成为越野车、SUV以及高性能轿车等车型中的重要技术。

未来，随着科技的不断进步，四驱技术还有望进一步完善和创新，为驾驶者提供更卓越的驾驶体验。

1.2文章结构文章结构部分描述了整篇文章的组织和内容安排。

在本篇长文中，文章结构可以按照以下方式进行描述：文章结构部分：本文将按照以下结构来展开对四驱技术特点的描述：1. 引言部分1.1 概述：对四驱技术进行简要介绍，说明其在汽车行业中的重要性和应用范围。

1.2 文章结构：介绍本文的组织结构和内容安排，包括各个章节的主题和要点。

1.3 目的：明确本文的写作目的，阐述作者对四驱技术特点描述的目标和意义。

2. 正文部分2.1 四驱技术的定义：详细解释四驱技术的概念和定义，并介绍其基本原理和工作方式。

2.2 四驱技术的优势：探讨四驱技术的优势和特点，包括增强车辆驱动力和操控性、提高行驶稳定性和通过性等方面。

四轮轮毂电机驱动电动汽车建模与联合仿真
葛平淑;张涛;赵秀春;崔艳秋
【期刊名称】《大连民族学院学报》
【年(卷),期】2017(019)005
【摘要】利用Carsim和Matlab/Simulink搭建驾驶员闭环控制的四轮轮毂电机独立驱动电动汽车仿真模型;根据轮毂电机驱动电动汽车特点,建立轮毂电机模型、速度控制模型和整车模型;设计横摆力矩控制器和力矩分配控制策略,实现联合仿真的接口设置;最后利用双移线工况验证了所开发模型的正确性和转矩分配策略的有效性.
【总页数】5页(P451-455)
【作者】葛平淑;张涛;赵秀春;崔艳秋
【作者单位】大连民族大学机电工程学院,辽宁大连116605;大连民族大学机电工程学院,辽宁大连116605;大连民族大学机电工程学院,辽宁大连116605;大连民族大学信息与通信工程学院,辽宁大连116605
【正文语种】中文
【中图分类】U469.72
【相关文献】
1.四轮轮毂电机驱动电动汽车电机/液压系统联合控制策略 [J], 杨鹏飞;熊璐;余卓平
2.基于ADAMS/Simulink联合仿真的电动汽车四轮轮毂电机驱动控制 [J], 余波
3.分布式电动汽车四轮轮毂电机驱动系统开发 [J], 刘文超;陈国迎;宗长富;李春善;张冰
4.四轮轮毂电机驱动电动汽车建模与联合仿真 [J], 葛平淑;张涛;赵秀春;崔艳秋;
5.轮毂电机驱动电动汽车的四轮转向操纵稳定性分析 [J], 李安
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