摘 要：多轮独立电驱动是一种新型技术，多轮独立电驱动装甲车被认为是未来战争需求的核心战斗装备，因此对多轮独立电驱动技术的驱动形式分别研究是一个值得深思的课题。本文主要通过模糊控制原理，比较8×8和8×4两种驱动形式各自适应的工况，并通过车速和路面情况对车辆的安全性能和动力性能进行分析。
关键词：多轮独立电驱动；模糊控制；安全性能；动力性能
中图分类号：TJ810；TP273.4 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）12-0167-03
Study on the Drive Form of Multi-wheel Independent Electric Driven Vehicle
Based on Fuzzy Control
CUI Zhi1，WANG Tianqi2，FANG Yuan1，DONG Zheng1
（1.Armorde Forces Academy of PLA Army，Beijing 100072，China；2.63853 Troops，Baicheng 137000，China）
Abstract：Multi-wheel independent electric drive is a new technology. Multi-wheel independent electric drive armored vehicles are considered to be the core combat equipment for future war needs. Therefore，the study of the drive form of multi-wheel independent electric drive technology is a subject worth pondering. This paper mainly compares the adaptive conditions of 8×8 and 8×4 drive form by fuzzy control principle，and analyzes the safety performance of the vehicle through the speed and road surface.
Keywords：multi-wheel independent electric drive；fuzzy control；safety performance；dynamic performance
0 引 言
多轮独立电驱动技术是一门先进的技术，在全世界范围内，以美国为首的西方国家在电力驱动研究方面取得了巨大的进展，已研制了多种原理样车，并有部分已在战争中投入使用。多轮独立电驱动装甲车辆与传统装甲车辆相比，具有以下优势[1-4]：（1）结构简单，空间灵活，主要采用导线连接各零部件；（2）采用电机制动，各车辆之间独立运动，车辆更灵活；（3）在战场中，可以使用静音行驶，减少红外特征，有利于在战争中隐蔽自己；（4）可以为装甲车辆上的武器、护甲等提供电能，进而实现车辆全电化。
随着永磁电机技术在20世纪80年代的发展，外军争先恐后地计划研制利用电驱动技术和轮毂安装电动机的轮式战车。美国作为世界头号军事强国，在装甲车辆电传动领域的研究一直走在世界前列。2001年，美国通用动力公司发布了第一个先进混合电力驱动8×8演示车（AHED）；2002年，美国防务公司推出了未来战斗系统轮式车辆（FCS-W）和履带式车辆（FCS）。2003年，美国海军研制出了第一辆混合电传动4×4演示样车（RST-V）；2008年，洛克希德·马丁公司制造出了轻型战术样车（JLTV），逐步取代原有的悍马车辆；2012年初，美国陆军推出太阳能混合动力“汉姆威”车（Alpha）和高效燃油地面演示车（FED）。
相比外国军事力量的成就和经验，国内的电驱动研究在这一领域仍处于起步阶段，主要应用于民用车辆。而在军事领域方面，关于电驱动的整体研究暂时没有取得显著成绩，因此关于电驱动的研究仍然是一个至关重要的课题。
1 某型装甲车辆模型的建立
动力学仿真分析软件ADAMS[5]是一款使用范围广、体系成熟的机械系统动力学仿真分析平台，特别是关于轮式车辆的建模，ADAMS软件具有得天独厚的优势，具体表现为：（1）它包含多种轮胎模型，对轮胎模型的选择相对方便；（2）它含有汽车分析模块，便于建立各种各样的车辆悬架模型；（3）通过汽车专用模块，可以对车辆操纵稳定性及平顺性进行较专业的仿真，以此来检验该模型建立的准确性；（4）新版本的ADAMS软件和三维建模软件、其他动力学建模软件以及MATLAB等控制软件的接口技术良好，方便完成软件之间的模型和数据的交换。
综上，本文选择在ADAMS/View环境下，根据制造商提供的车辆参数，建立车辆动态模型。
1.1 车辆模型
车辆建模的前提是车身模型的建立，车身是骨架，其他部分：悬架、转向机构以及轮胎等与车体相连。车体模型的三维实体建模之前，先将整车的全局坐标系统定义好以规定车辆的朝向和重力方向等，在Solidworks中建立刚体模型时，根据厂家提供的参数，导入到ADAMS/View中，如图1所示。
全局坐标系的定义是：X轴是径向方向，车辆朝向是正面；Y轴是侧向方向；Z轴是垂直方向。都遵循右手法则，其中，将Z轴的负方向定义为重力加速度方向。
1.2 模型的仿真验证
为了验证建立的车辆模型的准确性，本节将采用静平衡位置放置仿真对所建动力学模型进行分析验证，为下面的联合仿真试验奠定基础。
车辆模型在进行静平衡位置仿真时，系统将整车的动力约束自动置零，让车辆模型从规定的高度上自由落到路面上，通过测试车辆质心在垂直方向上的移动，验证模型参数尤其是悬架参数的合理性。如果悬架中的弹簧弹性系数和阻尼器的阻尼系数设置过大，也就是说悬架和阻尼器的刚度过高，就会导致车辆持续性震荡，相反，如果两者的参数设置过低，减震效果就不明显。如果模型参数准确合理，车辆会很快进入平衡状态。静平衡位置仿真结果如图2所示。
仿真结果表明，车辆与路面接触后，由于轮胎、减震器和弹簧的弹性作用，车辆会产生垂直振动，由于弹簧和减震器中阻尼器参数是合理的，因此这种振动会逐渐衰减，在大约3s的时候，振幅衰减到零，车辆进入平衡状态。仿真结果表明，该车辆模型参数的设置是准确合理的。
2 模糊控制介绍
对于模糊控制器来说，模糊控制规则和隶属函数的正确选择是其关键。模糊控制是一种在较高层次上对人脑思维进行模拟的方式，基本是利用计算机来实现对人脑的控制试验，在20世纪80年代末90年代初取得了突飞猛进的发展，其主要有以下优点[6]：（1）模糊控制是基于规则的控制，它可以利用专家、技术人员的经验，以语言的形式制定规则，通俗易懂，设计简单，应用方便，不依赖于被控对象，不必将更多的时间精力放在对被控对象的数学建模上；（2）由于模糊控制有基于人工经验和语言型控制规则的特点，所以能够更好地模拟人为控制过程，具有一定的智能水平，使控制系统适应性更强；（3）模糊控制鲁棒性强，针对非线性、时变、惯性较大的系统，或者干扰、参数的变化对控制系统影响较大的情况，模糊控制都可以起到非常好的控制效果，减小以上因素对系统的影响；（4）从工业的角度看，相比于数学模型难以建立、动态特性难以掌握、复杂多变的系统而言，模糊控制通俗易懂、容易搭建的语言型控制规则更易让人接受。
3 模糊控制设计
本文主要对8×8和8×4两种驱动形式进行比较，输入路面附着系数与滚动阻力系数，设计模糊控制器，输出为8×4和8×8的隶属度函数。
4 结 论
通过上述曲面观测窗可以看出，当滚动阻力系数越小，路面附着系数越大时，8×4驱动形式的隶属度越大，虽说在该种情况下8×8与8×4两种驱动形式都可以选择，但是考虑到驱动电机越多越复杂的情况，应优先选择8×4驱动形式。当滚动阻力系数越大，路面附着系数越小时，由图6（a）可以看出8×4驱动形式的隶属度很小，而从图6（b）可以看出，8×8的隶属度很大，因此在该种情况下，选择8×8驱动形式。
参考文献：
[1] 孙逢春，张承宁.装甲车辆混合动力电传动技术 [M].北京：国防工业出版社，2008.
[2] 廖自力，马晓军，臧克茂，等.全电战斗车辆发展概况及关键技术 [J].火力与指挥控制，2008（5）：1-4.
[3] 顾云青，张立军.电动汽车电动轮驱动系统开发现状与趋势 [J].汽车研究与开发，2004（12）：27-30.
[4] 刘春光.基于多平台联合的电传动装甲车辆建模与仿真研究 [D].北京：装甲兵工程学院，2008.
[5] 张春润，詹文章，王天颖，等.虚拟仿真软件ADAMS在车辆系统动力学计算中的应用 [A].美国MDI公司中国用户年会论文集 [C].2001：181-187.
[6] 朱昊，张豫南，张舒阳，等.基于履带车辆分布式制动器滑移率的控制研究 [J].现代制造技术与装备，2017（10）：11-14.
作者简介：崔智（1994-），男，汉族，辽宁营口人，硕士研究生。主要研究方向：电力系统自动化。
