智能車(chē)模雙電機差速控制的可行性研究

　　摘要：本系統采用飛思卡爾C型仿真車(chē)模，以飛思卡爾9S12系列單片機為整車(chē)的控制器，以CCD數字攝像頭進(jìn)行路徑識別，7.2V鎳鎘電池供電，針對雙電機獨立驅動(dòng)電動(dòng)車(chē)電子差速問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出了伺服電機轉角與雙電機差速的映射關(guān)系的相應曲線(xiàn)與數學(xué)模型。

　　前言

　　目前電動(dòng)車(chē)主要的驅動(dòng)方式有集中驅動(dòng)式、雙電機獨立驅動(dòng)式(前驅式和后驅式)及四電機四輪獨立驅動(dòng)式等形式。不論采用何種驅動(dòng)方式，當汽車(chē)在不平路面上行駛或轉向時(shí)，驅動(dòng)輪都會(huì )遇到差速問(wèn)題。由于各種電動(dòng)車(chē)采用的驅動(dòng)方式和控制策略不同，相應的電子差速器的設計也不盡相同。文章基于A(yíng)ckerman轉向數學(xué)模型為理論基礎，通過(guò)采用閉環(huán)有差反饋式調節系統實(shí)現電動(dòng)車(chē)的電子差速策略，在MATLAB/Simulink模塊中建立電機和差速系統的模型，所建差速控制系統的仿真結果表明電子差速系統能夠根據控制參數進(jìn)行良好的控制，能較好地滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)的驅動(dòng)要求。

　　雙電機獨立驅動(dòng)電動(dòng)車(chē)的系統結構

　　雙電機獨立驅動(dòng)電動(dòng)車(chē)系統結構，如圖1所示。該電動(dòng)車(chē)采用7.2V鎳鎘電池給電機供電，2臺直流無(wú)刷電機分別直接安裝在2個(gè)后車(chē)輪內，形成前輪轉向、后輪驅動(dòng)的方式。每臺電機都有單獨的控制器和測速系統，能夠實(shí)時(shí)檢測左右電機速度，整車(chē)控制器通過(guò)接收舵機轉角、攝像頭路況信息、電池、電機驅動(dòng)控制器及車(chē)輪轉速等信號，并根據內部控制策略，以高速平穩過(guò)彎為目標，通過(guò)控制器改變控制信號的PWM電壓輸出值，以此來(lái)控制2臺電機的電壓值，調節2臺電機的轉速，從而控制驅動(dòng)車(chē)輪的轉速。系統同時(shí)采用無(wú)線(xiàn)模塊與上位機相結合的方式實(shí)時(shí)檢測速度曲線(xiàn)，優(yōu)化系統參數，以致達到更平滑的過(guò)彎效果。

　　基于轉速調節的差速方案

　　方案介紹

　　要解決差速問(wèn)題，最直觀(guān)的就是控制兩個(gè)驅動(dòng)輪的轉速，使其滿(mǎn)足Ackerman模型的要求?！　?/p>

 

　　以圖2所示的兩軸車(chē)為例，阿克曼理論轉向特性，是以汽車(chē)前輪定位角都等于零、行走系統為剛性、汽車(chē)行駛過(guò)程中無(wú)側向力為假設條件的。該轉向特性的特點(diǎn)為：①汽車(chē)直線(xiàn)行駛時(shí)，4個(gè)車(chē)輪的軸線(xiàn)都互相平行，而且垂直于汽車(chē)縱向中心面;②汽車(chē)在轉向行駛過(guò)程中，全部車(chē)輪都必須繞一個(gè)瞬時(shí)中心點(diǎn)做圓周滾動(dòng)，而且前內輪與前外輪的轉角應滿(mǎn)足下面關(guān)系式：

　　ctgβ-ctgα=K/L

　　式中：β為汽車(chē)前外輪轉角，α—汽車(chē)前內輪轉角，K為兩主銷(xiāo)中心距，L為軸距。

　　但是，該模型在理想條件下可行，而在實(shí)際系統中是不可能滿(mǎn)足上述條件的。所以我們對該模型在算法上進(jìn)行了相應的改進(jìn)，在實(shí)際車(chē)模硬件電路設計中也盡量考慮減小機械因素的干擾。