南京航空航天大学;南京航空航天大学秦淮创新研究院梁为何获国家专利权
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龙图腾网获悉南京航空航天大学;南京航空航天大学秦淮创新研究院申请的专利一种基于虚拟电机的分布式线控转向控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117302347B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-07发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202311247171.X,技术领域涉及:B62D6/00;该发明授权一种基于虚拟电机的分布式线控转向控制方法是由梁为何;赵万忠;王春燕;栾众楷;周小川设计研发完成,并于2023-09-25向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于虚拟电机的分布式线控转向控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于虚拟电机的分布式线控转向控制方法,包括:通过二自由度车辆模型获得期望横摆角速度和期望质心侧偏角;求解得到四个车轮的转向电机的参考转角和虚拟电机的参考转角;求解四个车轮的转向电机、虚拟电机的参考转速;根据四个车轮的转向电机、虚拟电机的参考转速和实际转速,输出转速补偿;将参考转速同时与转速补偿和实际转速相减,将得到的差值,转速控制器输出电流给转向电机,控制转向电机偏转,完成转向动作。本发明有效解决分布式转向系统中多个电机异速同步的问题,使得全部车轮转角能够快速又准确地跟踪目标转角,且实现了跟踪过程的异速同步控制,提高了分布式线控转向车辆的操纵性能和车辆轨迹跟踪控制的精确度。
本发明授权一种基于虚拟电机的分布式线控转向控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于虚拟电机的分布式线控转向控制方法,其特征在于,步骤如下: 1根据车辆方向盘转角及车辆的实时速度,利用车辆二自由度参考模型求解得到车辆的期望横摆角速度和期望质心侧偏角; 2根据所述步骤1中获得的期望横摆角速度和期望质心侧偏角,及车辆的实时运动状态信息,利用四轮转角分配器求解得到四个车轮的转向电机的参考转角和虚拟电机的参考转角; 3根据四个车轮的转向电机、虚拟电机的参考转角与实际转角的偏差,求解得到四个车轮的转向电机、虚拟电机的参考转速; 4根据四个车轮的转向电机、虚拟电机的参考转速和实际转速,输出转速补偿; 5将参考转速与转速补偿与实际转速相减,将得到的差值输出给转速控制器,转速控制器控制转向电机偏转,完成转向动作; 所述步骤1中利用车辆二自由度参考模型求解得到车辆的期望横摆角速度和期望质心侧偏角的具体步骤为: 11建立车辆二自由度参考模型: ; 12当车辆进入稳态时,,可得: ; 其中,u为车速,L为车轮轴距,为稳定性因素,m为整车质量,和分别为前轮和后轮等效侧偏刚度,a为前轴到质心的距离,b为后轴到质心的距离,为绕z轴转动惯量,为前轮转角; 所述步骤2中求解四个车轮的转向电机的参考转角和虚拟电机的参考转角具体步骤为: 21将步骤1中获取的期望横摆角速度与左、右转向域的横摆角速度修正量相加,期望质心侧偏角与左、右转向域的质心侧偏角修正量相加,得到左、右转向域的参考横摆角速度和参考质心侧偏角分别表示如下: ; 式中,为左、右转向域的横摆角速度的修正量,为左、右转向域的质心侧偏角的修正量,为左、右转向域参考横摆角速度,为左、右转向域的参考质心侧偏角; 22取状态变量为,控制变量为,建立左转向域模型如下: ; 式中,和为常实数矩阵,为左转向域的实际质心侧偏角,为左转向域的实际横摆角速度,,分别为左前轮转角和左后轮转角; 取状态变量为,控制变量为,建立右转向域模型如下: ; 式中,和为常实数矩阵,为右转向域的实际质心侧偏角,为右转向域的实际横摆角速度,,分别为右前轮转角和右后轮转角; 23根据参考横摆角速度和参考质心侧偏角,设计控制器以得到对应的前、后轮转角;定义左、右转向域参考横摆角速度和参考质心侧偏角与实际横摆角速度、实际质心侧偏角的差值分别为,和,,可得: ; ; 式中,为差值矩阵,表示左、右转向域;表示左、右转向域的参考状态; 对上式求导可得: ; 式中,和为系统的系数矩阵,为外部扰动,为系统的参考输入; 构造滑模面为: ; 式中,和为控制器参数,和分别为基于横摆角速度构建的滑模面和基于质心侧偏角构建的滑模面; 对滑模面求导可得: ; 选取等速趋近律: ; 式中,为控制器参数; 则: ; 式中,控制器参数,大于0; 令外部扰动=0,可得: ; 由此可得左转向域的前后轮转向电机的参考转角为,右转向域的前后轮转向电机的参考转角为; ; 式中,为左前轮转向电机的参考转角;为左后轮转向电机的参考转角;为右前轮转向电机的参考转角;为右后轮转向电机的参考转角; 将四个转向电机的参考转角相加后求取平均值作为虚拟电机的参考转角: 。
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