[發明專利]一種車輛失穩可控域的自動駕駛緊急避讓系統

有效

• 申請號: 201810675343.6
• 申請日: 2018-06-27
• 公開（公告）號: CN108839652B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 武健;徐廣飛;吳海榮
• 申請（專利權）人: 聊城大學
• 主分類號: B60W30/09
• 分類號: B60W30/09;B60W40/10;B60W40/105
• 代理公司: 37226 山東舜天律師事務所
• 代理人: 李新海

1.一種車輛失穩可控域的自動駕駛緊急避讓系統，包括汽車前輪控制系統、汽車后輪控制系統、汽車狀態參數測量系統，汽車前輪控制系統設有主動轉向系統AFS、轉向助力系統EPS，汽車后輪控制系統設有車身電子穩定系統ESP、防抱死系統ABS，汽車狀態參數測量系統，其特征在于：

所述的自動駕駛緊急避讓系統還包括車輛失穩可控域計算系統；

失穩可控域為能夠實現汽車失穩可控狀態的集合，失穩可控狀態是指車輛在行駛過程中，突遇障礙物，通過操縱使后輪側滑失穩產生橫擺角速度激增，突破動力學約束同時保持車身可控，實現車輛的快速橫擺轉動，在避障前達到空間約束要求的最小車身橫擺角，完成失穩避讓，將汽車的后軸側滑失穩、車身可控的動力學狀態定義為失穩可控狀態

汽車狀態參數測量系統通過車輛的傳感器實時測量得到車輛的行駛參數，包括橫擺角速度、滑移率、車速，并將實時測量結果輸入到車輛失穩可控域計算系統；

車輛失穩可控域計算系統主要是在建立縱向、側向、橫擺、側傾以及輪胎非線性動力學模型基礎上，得到失穩可控域的聯動計算模型，通過分岔理論分析最終計算出車輛失穩可控域的聯動控制區域；

汽車前輪控制系統計算避讓所需的前輪轉向以及轉角，通過轉向助力系統EPS的執行電機來執行，主動轉向系統AFS進行轉角的輔助糾正；汽車后輪控制系統計算避讓所需的汽車左右后輪制動力，通過車身電子穩定系統ESP執行，防抱死系統ABS對制動力進行輔助糾正，集成前輪轉向以及后輪制動的綜合控制，從而實現車輛失穩可控域的聯動控制區域的緊急避讓控制。

2.根據權力要求1所述車輛失穩可控域的自動駕駛緊急避讓系統，其特征在于：所述的汽車狀態參數測量系統實時測量車輛的相關狀態參數，通過車輛的速度傳感器測得速度信號，橫擺角速度傳感器獲得橫擺角速度信號，輪速傳感器獲得車輪的轉速信號，車輛的轉角傳感器獲得車輛的轉角信號；通過所獲得的上述信號，分別計算獲得車輛的滑移率信號以及質心側偏角信號。

3.根據權利要求1所述車輛失穩可控域的自動駕駛緊急避讓系統，其特征在于：所述車輛失穩可控域計算系統模型建立，建立車輛的三自由度模型，同時涵蓋縱向、側向、橫擺、側傾以及輪胎多個自由度，模型微分方程為：

其中，β為質心側偏角，γ為橫擺角速度，φ為質心側傾角，u為縱向車速，m、m_s為汽車的總質量和懸掛質量，l_f、l_r為質心到前后軸的距離，為側傾剛度和側傾阻尼，I_zz為汽車關于橫擺軸的轉動慣量，I_xx為汽車關于側傾軸的轉動慣量，h為懸掛質量質心到側傾軸的距離，F_fl、F_fr為汽車前左輪和前右輪轉向力，F_rl、F_rr為汽車后左輪和后右輪轉向力；

輪胎的滑移率方程為：

其中，u_sx為輪速，λ₀表示輪胎的滑移率，ω為車輪滾動角速度，R為輪胎半徑，

輪胎模型選取考慮非線性的Pacejka魔術輪胎公式：

Y(x)＝Dsin[Carctan{Bx-E(Bx-arctan(Bx))}] (3)

其中，x表示側偏角或滑移率，y為側向力，B為剛度控制系數，C為曲線形態控制系數，D分別為曲線最大值，E為對D的變化情況控制系數；

前后輪側偏角為：

其中，α_f、α_r分別為前后輪側偏角，δ_f為前輪轉角。