[發明專利]具有主動姿態調節能力的分布式獨立驅動車輛控制系統

有效

• 申請號: 201810107125.2
• 申請日: 2018-02-02
• 公開（公告）號: CN108327714B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 趙雪軒;李博鑫;施炯明;鄭鋼鐵
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B60W30/02
• 分類號: B60W30/02;B60W10/22;B60W40/10;B60W40/105;B60W40/107;B60W40/109;B60W40/11;B60W40/114;B60W10/08;B60G17/0195
• 代理公司: 11201 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 黃德海

1.一種具有主動姿態調節能力的分布式獨立驅動車輛控制系統，其特征在于，包括：

多個傳感器，用于檢測當前路面參數和當前車輛參數，其中，所述多個傳感器包括：力傳感器，用于獲取車輪力矩輸出數據；懸掛行程傳感器，用于獲取懸掛行程輸出數據；陀螺儀，用于獲取車輛自身的俯仰角、橫滾角和偏航角數據；加速度計，用于獲取車輛自身的縱向加速度和橫向加速度數據；速度傳感器，用于獲取車輛自身的縱向速度和橫向速度數據；

信息感知系統，用于根據所述當前路面參數和所述當前車輛參數得到路面信息和車輛信息，其中，所述信息感知系統包括：路面信息處理系統，用于通過卡爾曼濾波數據處理方法處理所述力傳感器的車輪力矩輸出數據，并綜合電機輸出控制轉矩得到各車輪對路面的各個方向上力矩輸出，并處理所述懸掛行程傳感器的懸掛行程輸出數據，以得到各懸掛的實際懸掛行程；車輛信息處理系統，用于通過卡爾曼濾波等數據處理方法處理所述陀螺儀、所述加速度計、所述速度傳感器得到的數據，以得到車輛自身的俯仰角、橫滾角、偏航角、縱向加速度、橫向加速度、縱向速度和橫向速度信息的一種或多種；其中，所述路面信息處理系統還用于利用各車輪對路面的力矩輸出數據和各懸掛的實際行程數據，以得到反映路面粗糙程度、起伏程度狀態的路面信息，并反饋給所述整車控制單元；

執行器，用于輸出給具有主動姿態調節能力的分布式獨立驅動車輛，其中，所述執行器包括：各輪懸掛，所述各輪懸掛主動升降，用于主動調節車身姿態以及吸收車輛產生的震動和沖擊；各輪電機，用于提供各輪所需的驅動力；所述各輪懸掛安裝在車架與各輪的連接位置，所述各輪電機安裝在各輪輪轂內、各輪輪轂側面或制動底板上；

次級控制器，用于根據車輪力矩信號與懸掛行程信號控制所述執行器驅動所述車輛，其中，所述次級控制器包括：各輪懸掛行程控制器，用于控制所述各輪懸掛的行程輸出，并將從所述各輪懸掛得到的懸掛行程信號反饋給所述整車控制單元；各輪電機控制器，用于控制所述各輪電機轉動，并將從所述各輪電機得到的電機旋轉角速度、角加速度信號反饋給所述整車控制單元；以及

整車控制系統，用于接收駕駛員或智能決策系統輸入的決策指令，并根據所述決策指令、所述路面信息和車輛信息得到所述車輪力矩信號與所述懸掛行程信號，以控制所述次級控制器控制所述執行器驅動所述車輛。

2.根據權利要求1所述的具有主動姿態調節能力的分布式獨立驅動車輛控制系統，其特征在于，所述整車控制系統包括：

整車控制單元，用于從所述決策指令獲取外界對整車控制系統的決策指令輸入；

姿態控制單元，用于將整車期望狀態通過車輛姿態模型解算為各懸掛行程；

運動學控制單元，用于將所述整車期望車輛狀態通過車輛運動學模型解算為各輪運動狀態；

動力學控制單元，用于通過建立目標函數和約束條件，將各輪運動狀態目標和各懸掛行程目標轉化為各輪縱向、橫向、垂向力的力矩優化分配。

3.根據權利要求2所述的具有主動姿態調節能力的分布式獨立驅動車輛控制系統，其特征在于，所述決策指令包括有人駕駛系統的駕駛員駕駛意圖、無人駕駛系統的決策系統決策指令輸出，以及人機混合駕駛系統的決策指令輸出。

4.根據權利要求3所述的具有主動姿態調節能力的分布式獨立驅動車輛控制系統，其特征在于，所述整車期望車輛狀態包括俯仰角、橫滾角、偏航角、車輛質心距離地面高度的車輛姿態，以及車輛行駛的縱向速度、縱向加速度、橫向速度、橫向加速度、偏航角速度的車輛運動狀態。