技術(shù)特征：

1.一種輪式驅(qū)動電動汽車底盤集成控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制裝置，其特征在于，該裝置包括：駕駛員操縱平臺、姿態(tài)參數(shù)理想值生成單元、車輛側(cè)偏觀測單元、橫擺角速度傳感器、車速傳感器、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、協(xié)調(diào)控制單元、AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器，其中，

駕駛員操縱平臺：用于將司機(jī)操縱指令轉(zhuǎn)換成車輛目標(biāo)速度信號和目標(biāo)轉(zhuǎn)角信號，將目標(biāo)轉(zhuǎn)角信號同時發(fā)送至姿態(tài)參數(shù)理想值生成單元和協(xié)調(diào)控制單元，將目標(biāo)速度信號發(fā)送至姿態(tài)參數(shù)理想值生成單元；

姿態(tài)參數(shù)理想值生成單元：用于根據(jù)目標(biāo)速度信號、目標(biāo)轉(zhuǎn)角信號和路面附著系數(shù)，獲得橫擺角速度目標(biāo)值、質(zhì)心側(cè)偏角目標(biāo)值和車輛的滑移率目標(biāo)值，并發(fā)送至協(xié)調(diào)控制單元；

車輛側(cè)偏觀測單元：用于實(shí)時觀測質(zhì)心側(cè)偏角，并發(fā)送至協(xié)調(diào)控制單元；

橫擺角速度傳感器：用于采集檢測車輛橫擺角速度，并發(fā)送至協(xié)調(diào)控制單元；

車速傳感器：用于采集車速，并發(fā)送至協(xié)調(diào)控制單元；

左前輪輪速傳感器：用于采集車輛左前輪輪速，并發(fā)送至協(xié)調(diào)控制單元；

右前輪輪速傳感器：用于采集車輛右前輪輪速，并發(fā)送至協(xié)調(diào)控制單元；

左后輪輪速傳感器：用于采集車輛左后輪輪速，并發(fā)送至協(xié)調(diào)控制單元；

右后輪輪速傳感器：用于采集車輛右后輪輪速，并發(fā)送至協(xié)調(diào)控制單元；

協(xié)調(diào)控制單元：用于根據(jù)采集的車速與目標(biāo)轉(zhuǎn)角信號，獲得前輪側(cè)偏力及AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器的狀態(tài)控制信號；并根據(jù)前輪側(cè)偏力和觀測的車輛質(zhì)心側(cè)偏角，獲得AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器的模糊控制輸出權(quán)重；再根據(jù)AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器的狀態(tài)控制信號和模糊控制輸出權(quán)重，獲得AFS控制器的控制權(quán)重值、ABS控制器的控制權(quán)重值和DYC控制器的控制權(quán)重值，分別發(fā)送至AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器中；最終根據(jù)采集的車速、車輛橫擺角速度、車輛質(zhì)心側(cè)偏角、車輛左前輪輪速、車輛右前輪輪速、車輛左后輪輪速、車輛右后輪輪速、橫擺角速度目標(biāo)值、質(zhì)心側(cè)偏角目標(biāo)值和車輛四個車輪的滑移率目標(biāo)值，獲得橫擺角速度偏差、質(zhì)心側(cè)偏角偏差和四個車輪的滑移率偏差，并將橫擺角速度偏差和質(zhì)心側(cè)偏角偏差發(fā)送至AFS控制器中，將四個車輪的滑移率偏差發(fā)送至ABS控制器中，將橫擺角速度偏差發(fā)送至DYC控制器中；

AFS控制器：用于根據(jù)接收到的姿態(tài)參數(shù)質(zhì)心側(cè)偏角偏差、橫擺角速度偏差和對應(yīng)控制權(quán)重值，獲得車輛前輪補(bǔ)償角，并將其發(fā)送至車輛的助轉(zhuǎn)角電機(jī)中；

ABS控制器：用于根據(jù)接收到的車輛四個車輪的滑移率偏差和對應(yīng)控制權(quán)重值，獲得車輛左前輪、右前輪、左后輪、右后輪輪胎制動力，并分別發(fā)送至車輛的左前輪制動裝置、右前輪制動裝置、左后輪制動裝置、右后輪制動裝置中；

DYC控制器：用于根據(jù)接收到的橫擺角速度偏差和對應(yīng)控制權(quán)重值，獲得四個車輪電機(jī)轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值，并分別發(fā)送至車輛的左前輪輪轂電機(jī)及其控制系統(tǒng)、右前輪輪轂電機(jī)及其控制系統(tǒng)、左后輪輪轂電機(jī)及其控制系統(tǒng)、右后輪輪轂電機(jī)及其控制系統(tǒng)中。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪式驅(qū)動電動汽車底盤集成控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制裝置，其特征在于，所述的協(xié)調(diào)控制單元，包括：車輛狀態(tài)辨識單元、模糊協(xié)調(diào)控制器、控制邏輯單元和偏差生成單元；其中，

車輛狀態(tài)辨識單元：用于根據(jù)采集的車速與目標(biāo)轉(zhuǎn)角信號，獲得前輪側(cè)偏力及AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器的狀態(tài)控制信號，并將前輪側(cè)偏力發(fā)送至模糊協(xié)調(diào)控制器中，將AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器的狀態(tài)控制信號發(fā)送至控制邏輯單元中；

模糊協(xié)調(diào)控制器：用于根據(jù)前輪側(cè)偏力和觀測的車輛質(zhì)心側(cè)偏角，獲得AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器的模糊控制輸出權(quán)重，并發(fā)送至控制邏輯單元中；

控制邏輯單元：用于根據(jù)AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器的狀態(tài)控制信號和模糊控制輸出權(quán)重，獲得AFS控制器的控制權(quán)重值、ABS控制器的控制權(quán)重值和DYC控制器的控制權(quán)重值，并分別發(fā)送至AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器中；

偏差生成單元：用于根據(jù)采集的車速、車輛橫擺角速度、車輛質(zhì)心側(cè)偏角、車輛左前輪輪速、車輛右前輪輪速、車輛左后輪輪速、車輛右后輪輪速、橫擺角速度目標(biāo)值、質(zhì)心側(cè)偏角目標(biāo)值和車輛四個車輪的滑移率目標(biāo)值，獲得橫擺角速度偏差、質(zhì)心側(cè)偏角偏差和四個車輪的滑移率偏差，并將橫擺角速度偏差和質(zhì)心側(cè)偏角偏差發(fā)送至AFS控制器中，將四個車輪的滑移率偏差發(fā)送至ABS控制器中，將橫擺角速度偏差發(fā)送至DYC控制器中。

3.采用權(quán)利要求1所述的輪式驅(qū)動電動汽車底盤集成控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制裝置進(jìn)行的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、駕駛員操縱平臺將司機(jī)操縱指令轉(zhuǎn)換成車輛目標(biāo)速度信號和目標(biāo)轉(zhuǎn)角信號，將目標(biāo)轉(zhuǎn)角信號同時發(fā)送至姿態(tài)參數(shù)理想值生成單元和協(xié)調(diào)控制單元，將目標(biāo)速度信號發(fā)送至姿態(tài)參數(shù)理想值生成單元；

步驟2、姿態(tài)參數(shù)理想值生成單元根據(jù)目標(biāo)速度信號、目標(biāo)轉(zhuǎn)角信號和路面附著系數(shù)，獲得橫擺角速度目標(biāo)值、質(zhì)心側(cè)偏角目標(biāo)值和車輛的滑移率目標(biāo)值，并發(fā)送至協(xié)調(diào)控制單元；

步驟3、采用車輛側(cè)偏觀測單元實(shí)時觀測質(zhì)心側(cè)偏角，并發(fā)送至協(xié)調(diào)控制單元；

步驟4、采用橫擺角速度傳感器采集檢測車輛橫擺角速度，采用車速傳感器采集車速，采用左前輪輪速傳感器采集車輛左前輪輪速，采用右前輪輪速傳感器采集車輛右前輪輪速，采用左后輪輪速傳感器采集車輛左后輪輪速，采用右后輪輪速傳感器采集車輛右后輪輪速，將上述采集的參數(shù)發(fā)送至協(xié)調(diào)控制單元；

步驟5、協(xié)調(diào)控制單元內(nèi)部的車輛狀態(tài)辨識單元根據(jù)采集的車速與目標(biāo)轉(zhuǎn)角信號，獲得前輪側(cè)偏力及AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器的狀態(tài)控制信號，并將前輪側(cè)偏力發(fā)送至協(xié)調(diào)控制單元內(nèi)部的模糊協(xié)調(diào)控制器中，將AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器的狀態(tài)控制信號發(fā)送至協(xié)調(diào)控制單元內(nèi)部的控制邏輯單元中；

步驟6、模糊協(xié)調(diào)控制器根據(jù)前輪側(cè)偏力和觀測的車輛質(zhì)心側(cè)偏角，獲得AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器的模糊控制輸出權(quán)重，并發(fā)送至控制邏輯單元中；

步驟7、控制邏輯單元根據(jù)AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器的狀態(tài)控制信號和模糊控制輸出權(quán)重，獲得AFS控制器的控制權(quán)重值、ABS控制器的控制權(quán)重值和DYC控制器的控制權(quán)重值，并分別發(fā)送至AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器中；

步驟8、協(xié)調(diào)控制單元內(nèi)部的偏差生成單元根據(jù)采集的車速、車輛橫擺角速度、車輛質(zhì)心側(cè)偏角、車輛左前輪輪速、車輛右前輪輪速、車輛左后輪輪速、車輛右后輪輪速、橫擺角速度目標(biāo)值、質(zhì)心側(cè)偏角目標(biāo)值和車輛四個車輪的滑移率目標(biāo)值，獲得橫擺角速度偏差、質(zhì)心側(cè)偏角偏差和四個車輪的滑移率偏差，并將橫擺角速度偏差和質(zhì)心側(cè)偏角偏差發(fā)送至AFS控制器中，將四個車輪的滑移率偏差發(fā)送至ABS控制器中，將橫擺角速度偏差發(fā)送至DYC控制器中；

步驟9、AFS控制器根據(jù)接收到的橫擺角速度偏差、質(zhì)心側(cè)偏角偏差和對應(yīng)控制權(quán)重值，獲得車輛前輪補(bǔ)償角，并將其發(fā)送至車輛的助轉(zhuǎn)角電機(jī)中；

步驟10、ABS控制器根據(jù)接收到的四個車輪的滑移率偏差和對應(yīng)控制權(quán)重值，獲得車輛左前輪、右前輪、左后輪、右后輪輪胎制動力，并分別發(fā)送至車輛的左前輪制動裝置、右前輪制動裝置、左后輪制動裝置、右后輪制動裝置中；

步驟11、DYC控制器根據(jù)接收到的橫擺角速度偏差和對應(yīng)控制權(quán)重值，獲得四個車輪電機(jī)轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值，并分別發(fā)送至車輛的左前輪輪轂電機(jī)及其控制系統(tǒng)、右前輪輪轂電機(jī)及其控制系統(tǒng)、左后輪輪轂電機(jī)及其控制系統(tǒng)、右后輪輪轂電機(jī)及其控制系統(tǒng)中。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，步驟2所述的姿態(tài)參數(shù)理想值生成單元根據(jù)目標(biāo)速度信號、目標(biāo)轉(zhuǎn)角信號和路面附著系數(shù)，獲得橫擺角速度目標(biāo)值和車輛四個車輪的滑移率目標(biāo)值，并發(fā)送至協(xié)調(diào)控制單元；

當(dāng)車輛左轉(zhuǎn)時，即δ_d＞0，橫擺角速度目標(biāo)值具體公式如下：

${\mathrm{\γ}}^{*}=min(\frac{v_d}{l(1+{\mathrm{Kv}}_d^2)}{\mathrm{\δ}}_d,\mathrm{\μ}g/v_d)---\left(1\right)$

當(dāng)車輛右轉(zhuǎn)時，即δ_d＜0，橫擺角速度目標(biāo)值具體公式如下：

${\mathrm{\γ}}^{*}=max(\frac{v_d}{l(1+{\mathrm{Kv}}_d^2)}{\mathrm{\δ}}_d,\mathrm{\μ}g/v_d)---\left(2\right)$

${\mathrm{\β}}^{*}=\frac{v_d{C}_f{\mathrm{\δ}}_d-({{\mathrm{mv}}_d}^2+l_f{C}_f-l_r{C}_r){\mathrm{\γ}}^{*}}{(C_f+C_r)v_d}---\left(3\right)$

其中，K表示為穩(wěn)定性因子，γ*表示橫擺角速度目標(biāo)值，v_d表示目標(biāo)速度信號，δ_d表示目標(biāo)轉(zhuǎn)角信號，μ表示為路面附著系數(shù)，g表示為重力加速度，l＝l_r+l_f，l_r表示質(zhì)心到前軸的距離，l_f表示質(zhì)心到后軸的距離，β^*表示質(zhì)心側(cè)偏角目標(biāo)值，C_f表示前輪輪胎剛度系數(shù)，C_r表示后輪輪胎剛度系數(shù)；m表示整車質(zhì)量；

所述的車輛四個車輪的滑移率目標(biāo)值：根據(jù)車輛四個車輪滑移率與路面附著系數(shù)之間的關(guān)系獲取。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，步驟5所述的協(xié)調(diào)控制單元內(nèi)部的車輛狀態(tài)辨識單元根據(jù)采集的車速與目標(biāo)轉(zhuǎn)角信號，獲得前輪側(cè)偏力及AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器的狀態(tài)控制信號，并將前輪側(cè)偏力發(fā)送至協(xié)調(diào)控制單元內(nèi)部的模糊協(xié)調(diào)控制器中，將AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器的狀態(tài)控制信號發(fā)送至協(xié)調(diào)控制單元內(nèi)部的控制邏輯單元中；

獲取前輪側(cè)偏力具體計算如下：

構(gòu)建動力學(xué)微分方程：

${\mathrm{mv}}_x(\stackrel{\·}{\mathrm{\β}}+\mathrm{\γ})=F_{yfl}+F_{yfr}+F_{yrl}+F_{yrr}---\left(3\right)$

$J\stackrel{\·}{\mathrm{\γ}}=l_f(F_{yfl}+F_{yfr})-l_r(F_{yrl}+F_{yrr})+M---\left(4\right)$

其中，m表示整車質(zhì)量，v_x表示車輛的縱向速度，β表示觀測的質(zhì)心側(cè)偏角，γ表示橫擺角速度，F(xiàn)_yfl表示左前輪側(cè)向力，F(xiàn)_yfr表示右前輪側(cè)向力，F(xiàn)_yrl表示左后輪側(cè)向力，F(xiàn)_yrr表示右后輪側(cè)向力，J表示車輪電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量，l_r表示質(zhì)心到前軸的距離，l_f表示質(zhì)心到后軸的距離，M表示外界作用橫擺力矩；

對公式(3)和(4)進(jìn)行簡化，令F_yf＝F_yfl+F_yfr，F(xiàn)_yr＝F_yrl+F_yrr，得：

ma_y＝F_yf+F_yr (5)

$J\stackrel{\·}{\mathrm{\γ}}=l_f{F}_{yf}-l_r{F}_{yr}+M---\left(6\right)$

其中，a_y表示車輛的側(cè)向加速度，F(xiàn)_yf表示單軌模型的前輪胎側(cè)向力，F(xiàn)_yr表示單軌模型的后輪胎側(cè)向力；

對公式(5)和公式(6)中的F_yf進(jìn)行估計，獲得如下公式：

${\hat{F}}_{yf}=\frac{{\mathrm{ma}}_y{l}_r+J\stackrel{\·}{\mathrm{\γ}}-M}{2l}---\left(7\right)$

其中，為F_yf的估計量；

${\hat{F}}_{Nyf}=\frac{{\hat{F}}_{yf}}{m_f}---\left(8\right)$

其中，m_f＝ml_r/l，l＝l_r+l_f；

獲取AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器的狀態(tài)控制信號，具體如下：

根據(jù)前輪轉(zhuǎn)角、車輛縱向減加速度及車輛轉(zhuǎn)向特性，判斷出車輛行駛狀態(tài)，如表1：

表1 車輛行駛狀態(tài)辨識邏輯

表1中，δ表示前輪轉(zhuǎn)角，δ_thres表示前輪轉(zhuǎn)角門限值，a_x表示車輛的縱向加速度，a_xthres表示縱向加速度的門限值，v_ch表示特征車速；

$v_{ch}=\frac{C_f{C}_r{(l_f+l_r)}^2}{m(l_r{C}_r-l_f{C}_f)}---\left(9\right)$

根據(jù)表1中的車輛行駛狀態(tài)，獲得AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器的狀態(tài)控制信號η，如表2：

表2 AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器的狀態(tài)控制信號表

輸出AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器的狀態(tài)控制信號η：用二進(jìn)制表示八種狀態(tài)為000、001，010、011、100、101、110、111轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制分別為0～7，表2中，1表示控制器工作，0表示控制器不工作，狀態(tài)信號值是根據(jù)不同工況下，各子系統(tǒng)工作狀態(tài)的二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制決定的。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，步驟6所述的模糊協(xié)調(diào)控制器根據(jù)前輪側(cè)偏力和觀測的質(zhì)心側(cè)偏角，獲得AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器的模糊控制輸出權(quán)重，并發(fā)送至控制邏輯單元中；

具體如下：

將前輪側(cè)向力的歷史數(shù)據(jù)和質(zhì)心側(cè)偏角β的歷史數(shù)據(jù)作為模糊控制器的輸入，模糊控制輸出權(quán)重ω作為模糊控制器的輸出，通過仿真獲得前輪側(cè)向力質(zhì)心側(cè)偏角β和模糊控制輸出權(quán)重ω的論域，得出模糊控制規(guī)則，根據(jù)模糊控制規(guī)則中的前輪側(cè)向力和質(zhì)心側(cè)偏角β，獲得對應(yīng)模糊控制輸出權(quán)重ω。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，步驟7所述的控制邏輯單元根據(jù)AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器的狀態(tài)控制信號和模糊控制輸出權(quán)重，獲得AFS控制器的控制權(quán)重值、ABS控制器的控制權(quán)重值和DYC控制器的控制權(quán)重值，并分別發(fā)送至AFS控制器、ABS控制器和DYC控制器中；

根據(jù)車輛辨識單元輸出的八種狀態(tài)和模糊控制輸出權(quán)重，獲得AFS控制器的控制權(quán)重值η_AFS、ABS控制器的控制權(quán)重值η_ABS和DYC控制器的控制權(quán)重值η_DYC，具體如表3、表4：

表3 AFS控制器、DYC控制器的控制權(quán)重表

表4 ABS控制器控制權(quán)重表

其中，ω表示模糊控制輸出權(quán)重。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，步驟8所述的協(xié)調(diào)控制單元內(nèi)部的偏差生成單元根據(jù)采集的車速、車輛橫擺角速度、車輛質(zhì)心側(cè)偏角、車輛左前輪輪速、車輛右前輪輪速、車輛左后輪輪速、車輛右后輪輪速、橫擺角速度目標(biāo)值、質(zhì)心側(cè)偏角目標(biāo)值和車輛四個車輪的滑移率目標(biāo)值，獲得橫擺角速度偏差、質(zhì)心側(cè)偏角偏差和四個車輪的滑移率偏差，并將橫擺角速度偏差和質(zhì)心側(cè)偏角偏差發(fā)送至AFS控制器中，將四個車輪的滑移率偏差發(fā)送至ABS控制器中，將橫擺角速度偏差發(fā)送至DYC控制器中；

具體公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}\mathrm{\γ}={\mathrm{\γ}}^{*}-\mathrm{\γ}\\ {\mathrm{\ΔS}}_{ij}=S^{*}-S_{ij}\\ \mathrm{\Δ}\mathrm{\β}={\mathrm{\β}}^{*}-\mathrm{\β}\end{array}\right.---\left(10\right)$

S_ij＝(w_ijR-v)/v (11)

其中，Δγ表示橫擺角速度偏差，γ*表示橫擺角速度目標(biāo)值，γ表示橫擺角速度傳感器得出的橫擺角速度，ΔS_ij表示四個車輪的滑移率偏差，i為f或r，j為r或l，s^*表示車輛四個車輪的滑移率目標(biāo)值，S_ij表示四個車輪路面跟蹤滑移率，Δβ表示質(zhì)心側(cè)偏角偏差，β^*表示質(zhì)心側(cè)偏角目標(biāo)值，β表示車輛側(cè)偏觀測單元得出的質(zhì)心側(cè)偏角，w_ij表示四個車輪的輪速，R表示輪胎半徑，v表示車速。