[發明專利]一種針對執行驅動空間受限時的車輛穩定控制系統輪胎力分配方法

有效

• 申請號: 201710690544.9
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN107512262B
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 王德軍;曲卓;丁建楠;梁曉娜;王麗華;田彥濤
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B60W30/02
• 分類號: B60W30/02;B60W40/068;B60W40/10;B60W40/105;B60W40/107
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王壽珍

一種針對執行驅動空間受限時的車輛穩定控制系統輪胎力分配方法，包含以下步驟：采集車輛的行駛狀態信息，根據車輛的二自由度單軌模型計算控制狀態量的參考值；以狀態量的實際值和參考值的誤差和對誤差的積分為滑模面，利用滑模算法，獲得為實現針對當前工況車輛穩定所需的控制量規劃值，以輪胎加速度的比值表示輪胎力之間的角度，并結合已有的路面摩擦系數的估計方法和采集到的車輛狀態的有效信息，規劃出車輛合力與合力矩的聯合可行域；判斷上層控制器的輸出規劃值是否在可行域內通過不同工況下的分配方法所獲得的輪胎力，確定為維持車輛穩定運行時輪轂電機所需要輸出力矩的大小，最后通過執行器去執行輪胎力的分配結果。

技術領域

本發明屬于車輛主動安全控制的技術領域，提供了一種車輛穩定性系統的控制方法，尤其涉及一種由于低摩擦系數和輪胎垂直載荷轉移引起執行驅動空間受限時的輪胎力分配方法。

背景技術

車輛的穩定性在近年來受關注的程度不斷提高，其中主動安全防護系統，例如制動防抱死系統(ABS)、主動轉向控制系統(AFS)、電子穩定控制系統(ESC)以及牽引力控制系統(TCS)等，能有效地幫助駕駛員在緊急工況下做出正確的選擇，以避免出現嚴重的轉向不足或過度轉向。隨著車輛智能化的進程，當融入環境信息時，駕駛員參與汽車行駛過程的比重逐漸減弱使得自動駕駛技術得到了快速發展，從而對車輛的主動安全系統提出了更高的要求，因此出現了關于車輛穩定性的多個子系統的集成控制，但無法很好地解決各個子系統之間作用的耦合沖突所帶來的消極影響。輪胎力的分配是車輛穩定性控制中的一個重要環節。然而在摩擦系數較低時，車輛的可執行驅動空間受限，導致控制器的輸出在無法在輪間實現輪胎力的優化分配，從而造成車輛運行狀態的不穩定。

在現有的車輛穩定性研究中，多數是以在當前的行駛工況下可以完全優化處理輪胎力為前提。而并沒有涉及車輛驅動/制動執行空間受限造成車輛運行不穩定時，應該采取何種有效措施使得車輛可以獲得次優狀態下的穩定。所以輪胎力分配的可行性問題值得受到更多的關注。

發明內容

本發明的技術解決問題：對于車輛的平面運動，給出多輸入多輸出的滑?？刂品椒?，根據當前時刻車輛的狀態信息，規劃出車輛時變的行駛可行域。當輪胎力不存在優化分配的可行解時，采取控制器重構和調整系統輸入的方法，使得車輛在新的控制需求下保持狀態穩定的同時跟隨駕駛員的期望行駛軌跡。

一種針對執行驅動空間受限時的車輛穩定控制系統輪胎力分配方法，包含以下步驟：

步驟一

實時地由車載傳感器采集車輛行駛過程中的狀態量，得到車輛的方向盤轉角、橫擺角速度、縱向加速度、側向加速度，以及車輛的速度、車輪的運動速度、路面的摩擦系數等有效信息；

步驟二

根據步驟一中得到的車輛的縱向/側向行駛速度和前輪轉角δ作為輸入量，利用二自由度單軌模型確定被控量的參考值，即包括以汽車質心為坐標原點的車輛縱向速度V_x、側向速度V_y和橫擺角速度ω_r的期望值；

步驟三

取車輛縱向速度、側向速度和橫擺角速度的期望值與實際值的誤差及其誤差的積分為滑模面，通過滑?？刂破髑蟮猛瓿僧斍翱刂迫蝿账璧淖饔迷谲嚿碜鴺讼瞪系暮铣煽v向合力∑F_Xd、合成側向合力∑F_Yd及橫擺力矩∑M_Zd的規劃值；

步驟四

基于步驟一實時獲取的車輛縱向加速度、側向加速度、橫擺角速度以及前輪轉角的信息，依據當前路面摩擦系數和作用在各車輪上的垂直載荷，逆向求取上層滑膜控制器輸出的有效作用區域，進一步得到縱向/橫向合力分別相對于合成橫擺力矩的聯合可行域；

步驟五：