顺德登高车出租,   基于最优的登高车轮胎利用率的驱动力分配

       顺德登高车出租,   基于最优的登高车轮胎利用率的驱动力分配，   顺德登高车租赁,  顺德登高车       登高车的横摆力矩控制与刚性车有所不同，主要是用于改善横向刚度不足导致的“蛇形”或“折叠”失稳的问题，同时由于作用在两个车体上的横摆力矩方向不同，因此对于单个车体的目标横摆力矩只能由该车体上的车轮产生。在路面条件与轮胎保持不变时，每个轮胎可利用的最大路面附着力是恒定的，单个轮胎与地面附着力与所能获得最大附着力比值称为轮胎利用率，轮胎利用率表示了每个轮胎己经占用的附着力比例，可用于描述车辆的稳定裕量，因此若要获得较高的稳定裕量，应使轮胎保持较小的利用率。据此，建立了由所有轮胎利用率加权和组成的目标函数方程：分别为各轮的纵向力、侧向力和垂向力，均可通过登高车非线性动力学模型求解得出；Ａ为轮胎与道路之间的摩擦系数；〇为各轮的权重分配系数，由各轮对应的驱动电机工作状况而定，本文中不考虑各电机之间的差异，将各轮权重系数设置为ｃ，＝ｌ。在求解目标函数式时，各轮驱动力的分配需要满足车辆稳定行驶所需的横摆力矩以及车辆保持一定车速行驶所需的驱动力。因此目标函数方程中的各项参数需满足以下约束方程，为车辆行驶时所需克服的驱动阻力，即轮胎的总驱动力。相比于轮胎纵向力，侧向力和垂向力在短时间内不会发生突变，因而在求解目标函数时可认为是常数量。结合约束方程，通过对目标函数方程中的每个纵向力变量求解偏导数，使目标函数方程取最小值，从而实现以轮胎利用率最低为目标的各轮驱动力分配。求解得出左前轮重新分配的驱动力，　进而可依次求出其他轮需要分配的驱动力。

　　  车轮防滑控制，　车辆行驶过程中若滑动率（滑移率和滑转率的统称）过大将会使轮胎附着力降低，使车辆的驱动／制动能力减弱，此外，纵向滑动率过高会引起侧向力不足，容易导致侧滑、甩尾、甚至掉头等危险的失稳现象。因此，必须将轮胎的滑动率控制在一定的范围内，充气轮胎的驱动力或制动力一般在１５％￣２０％的滑动率范围时达到最大值。本文采用了滑模变结构控制方法实现对登高车滑动率的控制。在轮胎防滑控制时，需要控制轮胎的滑动率不超过设定的最大允许边界值，因此将滑模控制面定义为滑动率ｋ与最大边界滑动率之差．　在滑膜控制中，系统必须满足可达性条件，才能使运动趋向于切换面，实现滑膜控制。对于轮胎的滑动率控制，在驱动状态下可达性条件，⑴为滑膜变结构控制的等速趋近率。假设车辆匀速行驶，即纵向初速不变．　本文所研究的登高车采用了轮边电机全轮驱动方式，因而各轮的驱动力大小可通过控制各个电机的输出扭矩即可实现。在车轮没有打滑时，各轮驱动力矩不进行调节，当滑动率超过设定的临界值后，则电机的输出扭矩控制量由滑模变结构控制律决定．

　    登高车横挪定性控制效果，　根据前文中设计的登高车横摆稳定性控算法，在MATLAB／Simulink环境中搭建了整车横摆稳定性控制器模块，包括上层横摆力矩计算、下层驱动力分配和防滑控制器。以登高车非线性动力学模型为研究对象，以验证横摆稳定性控制器的控制效果。与空载工况相比，登高车在满载时更容易发生失稳现象，因此本文以满载登高车高速正弦转向操纵为例进行了仿真。仿真车速为６０ｋｍ／ｈ，方向盘转角输入为以幅值１００°、周期３ｓ的正弦变化曲线，为使车辆失稳现象更为明显，油液中的气体含量分别为５％和１０％。并验证了在不确定参数变化时控制器的鲁棒性。轮胎垂向力在各轮驱动力分配和防滑控制过程中的重要参数，而轮胎垂向载荷的分布同时影响到车辆的稳定性。因此在对控制器效果验证之前，首先分析了在加速和转向过程中登高车的轮胎垂向力变化情况，以说明登高车模型在模拟轮胎垂向载荷转移的能力。仿真工况为：登高车直线行驶中将车速从２０ｋｍ／ｈ加速到３０ｋｍ／ｈ，显示加速过程中前后轴之间的轮荷转移情况；之后保持恒定车速转动方向盘，说明转向时内外两侧轮胎垂向载荷转移情况。给出了登高车空载和满载时的轮荷转移情况，加速时前轴轮胎垂向力降低、后轴垂向力增加，转向时外侧车轮垂向力增加、内侧车轮垂向力减小，且加速和转向时均伴随着轮胎垂向力的波动。由此可见，本文中的登高车模型能够较准确的描述轮胎垂向载荷变化情况。

 

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     １前后车体控制效果对比, 登高车具有前、后两个车体，因而会产生两个车体的质心侧偏角和横摆角速度响应，在横摆力矩控制器的设计中对应两个设计标准：以前车体的横摆与侧偏参数为基准，和以后车体的横摆与侧偏参数为基准。这两种控制基准对应的横摆控制力矩和控制效果也必然存在差异，因此，本文对比了采用两种控制基准时的控制效果。可见，基于前车体控制的车体折腰角响应更为平滑，登高车没有发生失稳、且横摆控制力矩远小于基于后车体的控制。而基于后车体的控制不仅横摆力矩过大、且车体折腰角响应不够平滑。显然，基于前车体的控制效果更好。从横摆力矩造成上述问题的主要原因是，由于登高车的转向时通过两个车体的相对折腰转动实现的，转向过程中后车体的响应必然存在相位的滞后，表现为后车体的质心侧偏角和横摆角速度均存在延迟现象。而在登高车的参考控制模型中，由于线性２ＤＯＦ模型不考虑前后车体之间的相对运动，因而后车体的响应滞后问题就无法体现出来。在基于后车体进行横摆力矩控制时，就会造成车辆模型响应与参考值之间的误差过大，从而导致横摆控制力矩过大、控制效果反而较差的现象。将基于前车体控制的结果与未控制、以及参考值之间进行了对比。在登高车未进行控制时，折腰角、质心侧偏角和横摆角速度的响应曲线出现锯齿型抖动，且抖动幅值越来越大。这一现象在登高车行驶过程中表现为“蛇形”失稳运动，必须要对其进行稳定性控制。通过横摆力矩对稳定性进行控制后，折腰角与横摆角速度能够以较为平滑地方式跟踪参考值，消除了“蛇形”运动问题，有效改善了登高车的行驶稳定性。各轮驱动力Ｆｈ按照目标横摆力矩Ｍ进行动态分配，驱动力数值为负时表示制动力。驱动力的抖动主要是由于转向前后车体横摆角速度的振荡引起。而质心侧偏角虽然不再出现锯齿形抖动，但与参考值仍有一定的误差，原因是本文采用了以符合Ａｃｋｅｒｍａｍｉ转向几何关系的质心侧偏角作为参考控制量，当车辆在非线性区域时难免会产生较大的误差。

　　基于前车体的横摆力矩控制符合Ａｃｋｅｒｍａｎｎ转向几何关系的质心侧偏角被用于前馈控制器增益的推导和参考模型的设计，并与采用零质心侧偏角控制的效果进行了对比。可以看到，两种质心侧偏角参考量对应的折腰角响应几乎完全一致，然而基于零质心侧偏角控制的横摆力矩要比Ａｃｋｅｒｍａｎｎ转向几何参考对应的值要大２５％。由此说明，零质心侧偏角与实际的车辆质心侧偏角有一定的区别，会引起横摆力矩控制中浪费更多的能量。

　   不确定参数下的控制器鲁棒性验证,  在车辆稳定性控制过程中，难免会有很多参数估计不够准确，且很多参数本身就处于变化的过程中。因此，为证明登高车横摆稳定性控制器对不同参数下的鲁棒性，分别验证了不同路面、不同轮胎侧偏刚度、以及不同油液气体含量时控制器（控制参数不改变）的有效性。在不同路面附着系数高速转向时，登高车的响应均会表现出锯齿形状的抖动、且振幅越来越大。不同路面附着系数对登高车的相对横摆稳定性影响差别不大。在横摆力矩控制器起作用后，在各种路面下均能登高车的响应较平滑的跟踪目标参考值，说明控制器在适应不同的路面附着特性时表现出一定的鲁棒性。在不同轮胎侧偏刚度状态下高速转向时，登高车的不稳定程度会随着轮胎侧偏刚度的增加而变得更加严重，当时，登高车在４ｓ后彻底失去稳定性。另一方面，施加横摆力矩控制后，不同轮胎侧偏刚度的登高车在跟踪理想参考值时均表现出较好的响应特性。此外，侧偏刚度越大，所需的横摆控制力矩值越大。

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