權重系數(shù)和實際需要補償?shù)牧氐挠?算方法如下：
[0037] 對于常規(guī)轉(zhuǎn)向工況，轉(zhuǎn)矩分配控制器采取差速控制，即保證左前輪和右前輪的轉(zhuǎn) 矩，以及左后輪和右后輪轉(zhuǎn)矩保持相等，同時滿足
[0038] 〇if+〇rf - 2〇f〇
[0039] 〇Ir+〇rr- 2 COr〇
[0040] 其中wlf為左前輪角速度，《 為右前輪角速度，《f。為車輛前軸中點處角速度， Wk為左后輪角速度為右后輪角速度，《 "為車輛等效后軸中點處角速度。對于各個
[0041] nlf+nrf=2nfo
[0042] nlr+nrr=2nr。
[0043] 同時對于EPS系統(tǒng)，當前狀態(tài)屬于正常轉(zhuǎn)向工況，只需要EPS控制器提供常規(guī)助力 控制即可。
[0045]其中Tnir為助力電機助力力矩，eh為目標助力電機電樞電流和實際助力電機電樞 電流的偏差，Kp為比例系數(shù)，Ki為積分系數(shù)，Kd為微分系數(shù)。通過Ziegler-Nichols整定方 法確定比例系數(shù)Kp為1. 695,積分系數(shù)K 3. 673,微分系數(shù)K,為0. 26。
[0046] 對于轉(zhuǎn)向驅(qū)動/制動工況，通過陀螺儀檢測出橫擺角加速度的變化值A?/，如 下式所示：
[0047] Mz，= Iz ? A ?r'
[0048] 其中12為車輛繞Z軸的轉(zhuǎn)動慣量，根據(jù)車輛參數(shù)可知Iz= 1157.Ikg?m2,通過上 式就可以求得系統(tǒng)需要補償?shù)目偭孛?，經(jīng)過大量仿真試驗可求出下表，即得出經(jīng)過協(xié) 調(diào)后的EPS系統(tǒng)和轉(zhuǎn)矩分配系統(tǒng)實際需要補償?shù)牧?，而查表只是給出了某些特定的情況 下的數(shù)據(jù)，如只有Aco/ =0.2或0.4等情況的數(shù)據(jù)，而Aco/取其他數(shù)據(jù)則無法查表， 而應是通過對已有數(shù)據(jù)進行擬合，獲取近似擬合函數(shù)，用來實時計算出無法從表中直接獲 取的數(shù)據(jù)。
[0049] 表1轉(zhuǎn)向驅(qū)動/制動工況（規(guī)定向左轉(zhuǎn)向為正）
[0050]
[0051] 對于緊急避讓工況，通過陀螺儀檢測出側向加速度的變化值Aay，如下式所示
[0052] Mz'=m?Aay ?Ir
[0053] 其中m為車輛總質(zhì)量，根據(jù)車輛參數(shù)可知m= 830kg，L為車輛質(zhì)心到后軸的距離， 根據(jù)車輛參數(shù)可知I1=I. 244m。通過上式就可以求得系統(tǒng)需要補償?shù)目偭豝'，經(jīng)過大 量仿真試驗可求出下表，即得出經(jīng)過協(xié)調(diào)后的EPS系統(tǒng)和轉(zhuǎn)矩分配系統(tǒng)需要提供的實際力 矩。
[0054] 表2緊急避讓工況（規(guī)定向左轉(zhuǎn)向為正）

[0056] 5)區(qū)域?qū)觓gent接收協(xié)調(diào)層agent傳遞過來的信息，送EPS控制器和轉(zhuǎn)矩分配控 制器，分別計算得到EPS控制器的控制策略和轉(zhuǎn)矩分配控制器的轉(zhuǎn)矩分配算法，并向各執(zhí) 行層agent發(fā)送指令進行控制；
[0057] EPS控制器根據(jù)當前車速、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩以及可變助力特性曲線計算得出當前系統(tǒng) 應該提供的助力轉(zhuǎn)矩，同時根據(jù)車輛不同的運動狀態(tài)給出相應的控制策略，其中，控制策略 包括常規(guī)助力控制和補償控制；
[0058] 轉(zhuǎn)矩分配控制器根據(jù)車輛的當前運動狀態(tài)，實時給出相應的轉(zhuǎn)矩分配算法，其中， 轉(zhuǎn)矩分配算法包括常規(guī)差速控制和左、右輪驅(qū)動力矩分配控制；不同工況下的計算方法如 下：
[0059] 對于常規(guī)轉(zhuǎn)向工況，轉(zhuǎn)矩分配控制器采取差速控制，即保證左前輪和右前輪的轉(zhuǎn) 矩，以及左后輪和右后輪轉(zhuǎn)矩保持相等，同時滿足
[0060] Olf+Orf =2 cof〇
[0061] 〇lr+Orr= 2〇 r〇
[0062] 其中wlf為左前輪角速度，《 為右前輪角速度，《f。為車輛前軸中點處角速度， Wk為左后輪角速度為右后輪角速度，《 ^為車輛等效后軸中點處角速度。對于各個
[0063] nlf+nrf= 2n fo
[0064] nlr+nrr=2nr。
[0065] 同時對于EPS系統(tǒng)，當前狀態(tài)屬于正常轉(zhuǎn)向工況，只需要EPS控制器提供常規(guī)助力 控制即可。
[0067]其中Tnir為助力電機助力力矩，eh為目標助力電機電樞電流和實際助力電機電樞 電流的偏差，Kp為比例系數(shù)，Ki為積分系數(shù)，Kd為微分系數(shù)。通過Ziegler-Nichols整定方 法確定比例系數(shù)Kp為1. 695,積分系數(shù)K 3. 673,微分系數(shù)K,為0. 26。
[0068] 對于轉(zhuǎn)向制動/驅(qū)動工況
[0069] EPS系統(tǒng)：
[0070] Tepsreal =ATnrl = -(K,,en+K,fehdt),
[0071] TEPS_real通過查表獲得，其中ATnirl為助力電機附加的正向補償力矩，eh為目標轉(zhuǎn)向 盤轉(zhuǎn)角和實際轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的偏差，Kp為比例系數(shù)，K;為積分系數(shù)。通過ZiegIer-NichoIs整 定方法確定比例系數(shù)&為0. 5,積分系數(shù)K 0. 083。
[0072] 轉(zhuǎn)矩分配系統(tǒng)：
[0074] 其中AFxrf，AFxlf，AFx"，AFxll^分別為右前輪、左前輪、右后輪和左后輪縱向附加 驅(qū)動力，B為車輪輪距。
[0075] 輪轂驅(qū)動電機轉(zhuǎn)矩與車輪縱向力的關系為：
[0077] 其中AU為各個輪轂驅(qū)動電機附加轉(zhuǎn)矩，R為車輪半徑。根據(jù)橫擺力矩與縱向力 的關系，并帶入上式可求得各個輪轂驅(qū)動電機附加轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩分配系統(tǒng)提供的附加橫擺力 矩分量的關系：
[0079] 上式就是右前輪驅(qū)動電機控制器、左前輪驅(qū)動電機控制器、右后輪驅(qū)動電機控制 器和左后輪驅(qū)動電機控制器控制各自驅(qū)動電機輸出相應附加轉(zhuǎn)矩的依據(jù)。具體而言，此時 車輛以向左轉(zhuǎn)向為例，此時左、右輪驅(qū)動力矩分配即增加左側兩個車輪的縱向驅(qū)動力矩，同 時降低右側兩個車輪的縱向驅(qū)動力矩。
[0080] 將各輪轉(zhuǎn)矩用Tniraal表示，如下式：
[0082] 過查表獲得。
[0083] 對于緊急避讓工況，與轉(zhuǎn)向制動/驅(qū)動工況同理，不同之處只是查詢表格的不同。
[0084] 6)執(zhí)行層agent根據(jù)區(qū)域agent層傳遞過來的信息，負責將區(qū)域?qū)觓gent的輸出 命令轉(zhuǎn)化成物理量實現(xiàn)輸出，同時通過助力電機電樞電流傳感器和驅(qū)動電機狀態(tài)監(jiān)測模塊 分別對EPS系統(tǒng)和轉(zhuǎn)矩分配系統(tǒng)進行檢測，對各自輸出的執(zhí)行情況進行實時反饋，并通過 CAN總線發(fā)送給區(qū)域?qū)觓gent。
【主權項】
1. 一種基于多智能體的分布式驅(qū)動汽車集成控制方法，其特征在于：包括如下步驟： 1) 系統(tǒng)初始化，并將初始化信息存儲在應用知識庫中；其中，初始化過程為：首先，針 對不同車輛行駛工況建立所對應的EPS系統(tǒng)和轉(zhuǎn)矩分配系統(tǒng)所需要實際補償?shù)牧卮笮?關系表；其次，對EPS系統(tǒng)和轉(zhuǎn)矩分配系統(tǒng)所需要實際補償?shù)牧卮笮￡P系表進行擬合，獲 取近似擬合函數(shù)，用于實時計算出無法從表中直接獲取的數(shù)據(jù)； 2) 信號采集層agent采集EPS系統(tǒng)信息、轉(zhuǎn)矩分配系統(tǒng)信息和車況信息，通過CAN總 線發(fā)送給決策層agent和區(qū)域?qū)觓gent ;其中，所述EPS系統(tǒng)信息包括轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器信 息、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器信息和助力電機電樞電流傳感器信息；所述轉(zhuǎn)矩分配系統(tǒng)信息包括 驅(qū)動電機狀態(tài)監(jiān)測模塊提供的驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速信息、轉(zhuǎn)矩信號信息和陀螺儀信號信息；所述 車況信息包括車速傳感器信息、油門踏板信息和制動踏板信息； 3) 決策層agent根據(jù)信號采集層agent傳遞過來的信息，判斷車輛當前狀態(tài)，并向協(xié)調(diào) 層agent發(fā)送指令；其中，所述車輛當前狀態(tài)分為常規(guī)轉(zhuǎn)向工況、轉(zhuǎn)向制動/驅(qū)動工況、常規(guī) 行駛工況與緊急避讓工況四種； 4) 協(xié)調(diào)層agent計算在當前工況下，EPS系統(tǒng)和轉(zhuǎn)矩分配系統(tǒng)各自所占的權重系數(shù)和 實際需要補償?shù)牧?，使EPS系統(tǒng)和轉(zhuǎn)矩分配系統(tǒng)實現(xiàn)相對最優(yōu)，并向區(qū)域?qū)觓gent發(fā)送指 令； 5) 區(qū)域?qū)觓gent接收協(xié)調(diào)層agent傳遞過來的信息，送EPS控制器和轉(zhuǎn)矩分配控制 器，分別計算得到EPS控制器的控制策略和轉(zhuǎn)矩分配控制器的轉(zhuǎn)矩分配算法，并向各執(zhí)行 層agent發(fā)送指令；其中，所述EPS控制器的控制策略包括常規(guī)助力控制和補償控制；所述 轉(zhuǎn)矩分配控制器的轉(zhuǎn)矩分配算法包括常規(guī)差速控制和左、右輪驅(qū)動力矩分配控制； 6) 執(zhí)行層agent根據(jù)區(qū)域?qū)觓gent傳遞過來的信息，負責將區(qū)域?qū)觓gent的輸出命令 轉(zhuǎn)化成物理量實現(xiàn)輸出，同時通過助力電機電樞電流傳感器和驅(qū)動電機狀態(tài)監(jiān)測模塊分別 對EPS系統(tǒng)和轉(zhuǎn)矩分配系統(tǒng)進行檢測，對各自輸出的執(zhí)行情況進行實時反饋，并通過CAN總 線發(fā)送給區(qū)域?qū)觓gent。2. 如權利要求1所述的基于多智能體的分布式驅(qū)動汽車集成控制方法，其特征在于： 所述步驟3)中判斷車輛當前狀態(tài)，其特征在于包括如下步驟： 3. 1)判斷當前轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角Ssw是否等于〇,即判斷駕駛員是否有轉(zhuǎn)向的意圖，如果轉(zhuǎn)向 盤轉(zhuǎn)角S sw等于0,轉(zhuǎn)步驟3. 2)，否則轉(zhuǎn)步驟3. 3); 3. 2)判斷轉(zhuǎn)矩傳感器是否檢測到突變階躍脈沖信號，若有突變階躍脈沖信號則車輛當 前狀態(tài)為緊急避讓工況，否則為常規(guī)行駛工況； 3. 3)啟動計時器，對5 sw不等于〇的時間進行計時，轉(zhuǎn)步驟3. 4); 3. 4)判斷計時器時間是否大于2s，如果不大于2s，轉(zhuǎn)步驟3. 1)，否則可判定駕駛員正 在轉(zhuǎn)向過程中，轉(zhuǎn)步驟3.5); 3. 5)判斷驅(qū)動/制動踏板信號是否為0,如果為0則車輛當前狀態(tài)為常規(guī)轉(zhuǎn)向工況，否 則車輛當前狀態(tài)為轉(zhuǎn)向制動/驅(qū)動工況。3. -種基于多智能體的分布式驅(qū)動汽車集成控制系統(tǒng)，其特征在于包括：決策控制 器、協(xié)調(diào)控制器、EPS控制器、轉(zhuǎn)矩分配控制器、助力電機、驅(qū)動電機、信號采集裝置和應用知 識庫；其中，決策控制器的輸出端與協(xié)調(diào)控制器相連，應用知識庫分別與EPS控制器和轉(zhuǎn)矩 分配控制器雙向連接，協(xié)調(diào)控制器、EPS控制器、轉(zhuǎn)矩分配控制器、助力電機、驅(qū)動電機和信
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于多智能體的分布式驅(qū)動汽車集成控制系統(tǒng)及方法，利用信號采集層agent采集車輛當前動力學參數(shù)信號，決策層agent確定分布式驅(qū)動汽車的當前所處的行駛工況，協(xié)調(diào)層agent根據(jù)當前的行駛工況，計算協(xié)調(diào)EPS系統(tǒng)與轉(zhuǎn)矩分配系統(tǒng)相應權重，區(qū)域?qū)觓gent計算EPS系統(tǒng)與轉(zhuǎn)矩分配系統(tǒng)各自所需要得輸出量，通過執(zhí)行層agent將區(qū)域?qū)觓gent的輸出命令轉(zhuǎn)化成物理量實現(xiàn)輸出；相應的硬件裝置包括決策控制器、協(xié)調(diào)控制器、EPS控制器、轉(zhuǎn)矩分配控制器、助力電機、驅(qū)動電機、信號采集裝置和應用知識庫；本發(fā)明可有效提高系統(tǒng)可靠性、實時性，具有較強針對性，實現(xiàn)分布式電驅(qū)動汽車平臺上EPS系統(tǒng)與轉(zhuǎn)矩分配系統(tǒng)的良好匹配并協(xié)調(diào)工作，在不同車輛行駛工況下，通過對轉(zhuǎn)向力和車身姿態(tài)的協(xié)調(diào)控制，使整車的操縱穩(wěn)定性達到最優(yōu)。
【IPC分類】B60W30/02
【公開號】CN105059285
【申請?zhí)枴緾N201510494019
【發(fā)明人】華一丁, 江浩斌, 耿國慶, 徐興, 張厚忠, 黃晨
【申請人】江蘇大學
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月12日