智能车模双电机差速控制的可行性研究

　　摘要：本系统采用飞思卡尔C型仿真车模，以飞思卡尔9S12系列单片机为整车的控制器，以CCD数字摄像头进行路径识别，7.2V镍镉电池供电，针对双电机独立驱动电动车电子差速问题进行了研究，提出了伺服电机转角与双电机差速的映射关系的相应曲线与数学模型。

　　前言

　　目前电动车主要的驱动方式有集中驱动式、双电机独立驱动式(前驱式和后驱式)及四电机四轮独立驱动式等形式。不论采用何种驱动方式，当汽车在不平路面上行驶或转向时，驱动轮都会遇到差速问题。由于各种电动车采用的驱动方式和控制策略不同，相应的电子差速器的设计也不尽相同。文章基于Ackerman转向数学模型为理论基础，通过采用闭环有差反馈式调节系统实现电动车的电子差速策略，在MATLAB/Simulink模块中建立电机和差速系统的模型，所建差速控制系统的仿真结果表明电子差速系统能够根据控制参数进行良好的控制，能较好地满足电动汽车的驱动要求。

　　双电机独立驱动电动车的系统结构

　　双电机独立驱动电动车系统结构，如图1所示。该电动车采用7.2V镍镉电池给电机供电，2台直流无刷电机分别直接安装在2个后车轮内，形成前轮转向、后轮驱动的方式。每台电机都有单独的控制器和测速系统，能够实时检测左右电机速度，整车控制器通过接收舵机转角、摄像头路况信息、电池、电机驱动控制器及车轮转速等信号，并根据内部控制策略，以高速平稳过弯为目标，通过控制器改变控制信号的PWM电压输出值，以此来控制2台电机的电压值，调节2台电机的转速，从而控制驱动车轮的转速。系统同时采用无线模块与上位机相结合的方式实时检测速度曲线，优化系统参数，以致达到更平滑的过弯效果。

　　基于转速调节的差速方案

　　方案介绍

　　要解决差速问题，最直观的就是控制两个驱动轮的转速，使其满足Ackerman模型的要求。　　

 

　　以图2所示的两轴车为例，阿克曼理论转向特性，是以汽车前轮定位角都等于零、行走系统为刚性、汽车行驶过程中无侧向力为假设条件的。该转向特性的特点为：①汽车直线行驶时，4个车轮的轴线都互相平行，而且垂直于汽车纵向中心面;②汽车在转向行驶过程中，全部车轮都必须绕一个瞬时中心点做圆周滚动，而且前内轮与前外轮的转角应满足下面关系式：

　　ctgβ-ctgα=K/L

　　式中：β为汽车前外轮转角，α—汽车前内轮转角，K为两主销中心距，L为轴距。

　　但是，该模型在理想条件下可行，而在实际系统中是不可能满足上述条件的。所以我们对该模型在算法上进行了相应的改进，在实际车模硬件电路设计中也尽量考虑减小机械因素的干扰。