六轮铰接式电动轮自卸车差速控制策略及仿真.pdfVIP

华 南 理 工 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ） 第 4 5 卷 第 1 期 Journal of South China University of Technology Vol.45 N o.l 2017 年 1 月 (Natural Science Edition) January 2017 文章编号：l 〇〇〇-565X (2017)01-0001-08 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 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 各轮差速，同时保证了较好的整车转向性能和各轮工作的稳定性能. 关键词：铰接式自卸车；电动轮;差速控制策略;分层控制；自抗扰控制；离线仿真 中图分类号：TP273 doi ：10.3969/j.issn.l000-565X.2017.01.001 六轮铰接式电动轮自卸车前后车架通过铰接装 单地实现差速，且由于忽略了整车横摆控制和驱动 置连接左、右两侧安装有转向液压油缸和全液压转 防滑控制，各轮驱动与转向系统工作不协调导致整 向系统使其形成一定的折转角来实现转向，以获得 车动力学性能较差. 较小的转弯半径及高度灵活的机动性能[1].前后车 为解决该问题，文中从整车控制层面出发，建立 架还可以在垂直于公共纵向轴线的平面上做无限制 了整车动力学数学模型，提出了基于驱动力分层控 的转动，使前、后车轮都能够充分接触到地面，在降 制的差速控制策略，将横摆控制、差速控制和驱动防 低前、后车架扭转刚度的同时保证良好的通过性[2]. 滑控制整合到其中，以实现不同工况下六轮的协调 采用电传动和电动轮驱动技术，六轮驱动具有独立、 工作，并进行了离线仿真实验. 精准、实时可控的优点，在节能减排、结构布置、整车 1 整 车 数 学 建 模 动力学等方面都有着传统动力驱动自卸车无可比拟 的优越性[3]. 首先进行以下假设:①自卸车行驶在平坦路面， 然而，六轮铰接式电动轮自卸车各轮独立驱动 路面垂向不平度输人为〇;②前悬架工作在线性区 在拥有更多控制自由度的同时，也带来了差速控制 间，刚度、阻尼为恒定值;③忽略轮胎回正力矩的影 问题[4].只有精确控制好各电动轮驱动力矩和转速， 响，只考虑纵向力和侧向力；④忽略空气阻力；⑤包 实现不同工况下各轮协调工作，才能充分发挥其多 含前悬架在内的整车结构都是刚性的;⑥只考虑轮 自由度控制的优势.目前主要有等转矩控制[56]和等 胎与路面之间的摩擦力，其他摩擦力为〇[9 w]. 滑移率控制[78]两种差速控制策略，但两者都只是简