南京航空航天大學徐坤豪獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉南京航空航天大學申請的專利一種多源耦合滑板底盤系統及其協同控制方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN114953994B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-19發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210757633.1,技術領域涉及:B60K26/02;該發明授權一種多源耦合滑板底盤系統及其協同控制方法是由徐坤豪;趙萬忠;王春燕;張自宇;劉津強;靳雯喆;王子皓;陳宇帆設計研發完成,并于2022-06-29向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種多源耦合滑板底盤系統及其協同控制方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種多源耦合滑板底盤系統及其協同控制方法,屬于車輛滑板底盤系統技術領域,包括:線控驅動子系統、電液復合線控轉向子系統、電氣復合線控制動子系統及協同域控制模塊;本發明將全輪驅動、轉向、制動等系統一體化集成為滑板底盤系統,并對其進行協同控制,解決了滑板底盤各子系統控制耦合、互相干涉的問題,同時考慮車輛不確定性和時變參數,可以最大限度地實現車輛動力學穩定性控制的有效性。
本發明授權一種多源耦合滑板底盤系統及其協同控制方法在權利要求書中公布了:1.一種多源耦合滑板底盤系統的協同控制方法,基于多源耦合滑板底盤系統,系統包括:線控驅動子系統、電液復合線控轉向子系統、電氣復合線控制動子系統及協同域控制模塊; 所述電液復合線控轉向子系統包括:轉向盤模塊、轉向電機模塊、液壓模塊、機械傳動模塊、電液復合線控轉向控制模塊; 轉向盤模塊包括:轉向盤、第一轉向管柱、轉向盤轉角傳感器、轉向盤轉矩傳感器; 所述轉向盤與第一轉向管柱固定連接; 所述轉向盤轉角傳感器、轉向盤轉矩傳感器均與第一轉向管柱固定連接,分別采集轉向盤的轉角和轉矩,并將采集到的轉向盤轉角信號和轉向盤轉矩信號發送給電液復合線控轉向控制模塊和協同域控制模塊; 所述轉向電機模塊包括:轉向執行電機、第一減速機構、第二轉向管柱;轉向執行電機通過第一減速機構將電動助力傳遞到第二轉向管柱,為轉向系統提供助力; 所述液壓模塊包括:液壓泵、液壓泵驅動電機、第二減速機構、油箱、伺服比例電磁閥、油管、第一壓力傳感器及第二壓力傳感器;所述液壓泵驅動電機通過第二減速機構與液壓泵相連,將來自油箱的液壓油通過伺服比例電磁閥泵入機械傳動模塊的循環球轉向器,在循環球轉向器中形成油壓差,在油壓差的作用下為轉向系統提供助力;第一壓力傳感器和第二壓力傳感器安裝在循環球轉向器進出油路的油管上,用于檢測循環球轉向器兩側的液壓助力,發送液壓助力信號; 所述機械傳動模塊包括:循環球轉向器、轉向搖臂、轉向直拉桿、左轉向節、左轉向節臂、左轉向梯形臂、轉向橫拉桿、右轉向梯形臂、右轉向節臂、右轉向節; 所述循環球轉向器由兩級傳動副組成:第一級為螺桿與螺母傳動副;第二級為齒條與齒扇傳動副;第二轉向管柱通過螺桿與螺母傳動副與循環球轉向器相連;所述循環球轉向器的輸出端通過齒條與齒扇傳動副與轉向搖臂的一端連接,轉向搖臂的另一端通過轉向直拉桿與左轉向節臂相連,帶動左轉向節和左前輪偏轉;左轉向節臂經左轉向梯形臂與轉向橫拉桿的一端相連;轉向橫拉桿的另一端與右梯形臂相連,右轉向梯形臂經右轉向節臂與右轉向節相連,右轉向節帶動右前輪轉向; 所述電液復合線控轉向控制模塊分別與轉向盤轉角傳感器、轉向盤轉矩傳感器、轉向電機模塊和液壓模塊電氣相連,用于接收協同域控制模塊的附加前輪轉角信號,并發送附加前輪轉角信號給轉向電機模塊和液壓模塊協同控制前輪轉向; 所述電氣復合線控制動子系統包括:制動踏板、制動踏板位置傳感器、電機再生制動模塊、氣壓制動模塊和電氣復合線控制動控制模塊; 所述電機再生制動模塊包括:左前輪制動電機、左前輪制動電機轉速傳感器、左前輪減速機構、左前輪滾珠絲桿、左前輪制動輪缸、右前輪制動電機、右前輪制動電機轉速傳感器、右前輪減速機構、右前輪滾珠絲桿、右前輪制動輪缸、左后輪制動電機、左后輪制動電機轉速傳感器、左后輪減速機構、左后輪滾珠絲桿、左后輪制動輪缸、右后輪制動電機、右后輪制動電機轉速傳感器、右后輪減速機構、右后輪滾珠絲桿、右后輪制動輪缸; 所述制動踏板位置傳感器固定安裝在制動踏板上,用于發送制動踏板位置信號給電氣復合線控制動控制模塊;左前輪制動電機輸出端依次通過左前輪制動電機轉速傳感器、左前輪減速機構連接到左前輪滾珠絲桿的一端,左前輪滾珠絲桿的另一端連接到左前輪制動輪缸;右前輪制動電機輸出端依次通過右前輪制動電機轉速傳感器、右前輪減速機構連接到右前輪滾珠絲桿的一端,右前輪滾珠絲桿的另一端連接到右前輪制動輪缸;左后輪制動電機輸出端依次通過左后輪制動電機輪速傳感器、左后輪減速機構連接到左后輪滾珠絲桿的一端,左后輪滾珠絲桿的另一端連接到左后輪制動輪缸;右后輪制動電機輸出端依次通過右后輪制動電機轉速傳感器、右后輪減速機構連接到右后輪滾珠絲桿的一端,右后輪滾珠絲桿的另一端連接到右后輪制動輪缸;左前輪制動電機、右前輪制動電機、左后輪制動電機、右后輪制動電機的旋轉運動分別依次通過左前輪減速機構和左前輪滾珠絲桿、右前輪減速機構和右前輪滾珠絲桿、左后輪減速機構和左后輪滾珠絲桿、右后輪減速機構和右后輪滾珠絲桿轉化為左前輪滾珠絲桿的絲桿端、右前輪滾珠絲桿的絲桿端、左后輪滾珠絲桿的絲桿端、右后輪滾珠絲桿的絲桿端的位移運動,分別作用在左前輪制動輪缸、右前輪制動輪缸、左后輪制動輪缸、右后輪制動輪缸上產生制動力矩,完成車輛的制動操作; 所述氣壓制動模塊包括:空氣壓縮機、儲氣筒、制動閥; 所述空氣壓縮機將空氣壓縮至儲氣筒,再通過制動閥向左前輪制動輪缸、右前輪制動輪缸、左后輪制動輪缸、右后輪制動輪缸充氣,以實現制動; 所述電氣復合線控制動控制模塊分別和制動踏板位置傳感器、左前輪輪速傳感器、右前輪輪速傳感器、左后輪輪速傳感器、右后輪輪速傳感器、車速傳感器、電機再生制動模塊、氣壓制動模塊電氣連接,用于接收協同域控制模塊的附加橫擺力矩信號,并根據電氣復合線控制動子系統力矩分配策略調整電機再生制動力模塊、氣壓制動模塊的制動力大小; 其特征在于,方法包括以下步驟: 1建立多源耦合滑板底盤系統四自由度模型; 2根據步驟1建立的多源耦合滑板底盤系統四自由度模型,采用多面體不確定方法建立滑板底盤控制多面體模型,并且計算得到車輛橫擺角速度、理想質心側偏角的參考值; 3設計多源耦合滑板底盤系統協同域控制策略:設計狀態反饋控制率,然后根據車輛當前狀態設計綜合穩定性因子,根據當前的綜合穩定性因子和步驟2中的多面體模型分別計算電液復合線控轉向子系統和電氣復合線控制動子系統需要提供的附加橫擺力矩,協同域控制模塊控制電液復合線控轉向子系統和電氣復合線控制動子系統提供附加橫擺力矩和附加前輪轉角; 4根據步驟3中計算得到的電氣復合線控制動子系統需要提供的附加橫擺力矩,通過電氣復合線控制動子系統力矩分配策略分配給電機再生制動和氣壓制動模塊,提供所需的制動力; 5根據步驟3中計算得到的電液復合線控轉向子系統需要提供的附加橫擺力矩,計算電液復合線控轉向子系統需要提供的附加前輪轉角,通過電液復合線控轉向控制模塊控制轉向電機模塊和液壓模塊提供附加前輪轉角。
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