基于微分几何的四轮独立驱动车辆运动解耦控制研究

针对车辆在纵向运动和横摆运动时的强耦合关系给车辆动力学控制带来的困难,以四轮独立电驱动车辆作为研究对象,基于微分几何理论设计了车辆系统运动解耦控制方法,将非线性强耦合的四轮驱动车辆动力学系统解耦为纵向和横向两个相对独立运动控制子系统,并设计了鲁棒控制器,以提高抵抗车辆行驶时不确定外力如侧风的干扰能力。基于 Trucksim 软件建立四轮驱动车辆模型,并针对车辆解耦控制策略和抗干扰策略进行了仿真测试。结果表明,相比于无解耦控制的车辆,采用微分几何解耦控制的四轮独立驱动车辆纵向速度偏差降低了 82.1%,横摆角速度偏差降低了80.7%,且微风干扰下的抗干扰能力明显改善,车辆稳定性显著提升。为验证该运动解耦控制策略在实时系统中的控制效果,还进行了硬件在环试验,结果表明,硬件在环试验的结果与仿真结果一致。