[發明專利]一種主動前輪轉向控制器的設計方法

有效

• 申請號: 202011526982.X
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112668095B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 魏振亞;汪洪波;張先鋒;崔國良;丁雨康
• 申請（專利權）人: 安徽卡思普智能科技有限公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;B62D15/02;G06F119/14
• 代理公司: 合肥市澤信專利代理事務所(普通合伙) 34144
• 代理人: 方榮肖

本發明涉及車輛主動安全控制領域，特別是一種主動前輪轉向控制器的設計方法。該方法包括如下步驟：S1：確定車輛模型的基本運動方程和狀態空間方程；S2：根據車輛模型獲得期望橫擺角速度ω_d和期望側偏角β_d；S3：對最大期望橫擺角速度ω_{d max}和最大期望側偏角β_{d max}進行修正；S4：設定車輛橫擺角速度和質心側偏角的聯合偏差e₁，并在切換函數中引入積分項，獲取滑模切換函數s₁；S5：獲取滑模切換函數的一階導函數S6：計算出車輛的切換控制轉角u_sw和等效控制轉角u_eq，最終的主動前輪轉向控制器的控制轉角為δ_AFS＝u_sw+u_eq。基于該方法設計的控制器可以提高車輛轉向系統的響應速度，能夠適應車輛穩定性狀態，在干擾較大，穩定性較差的情況下穩定住車輛。

技術領域

本發明涉及車輛主動安全控制領域，特別是一種主動前輪轉向控制器的設計方法。

背景技術

隨著人們生活水平的不斷提高，我國居民汽車保有量不斷上升，與此同時，我國交通事故發生率也在逐年增加。相關調查發現，汽車失去橫向穩定性是導致交通事故頻發的一大誘因；駕駛員根據自身駕駛經驗，往往難以準確判斷出車輛是否處于危險的不穩定狀態。如果車輛本身能夠及時發現危險狀態并對駕駛員加以預警，或判斷出危險狀態后能夠進行主動橫向穩定控制，則大多數交通事故都能夠被避免。這就是車輛主動安全控制技術領域的最新研究方向之一，也是車輛自動駕駛技術的一個重要基礎，目前各汽車廠商和研究機構在該領域已經取得中大量技術成果。

有效判定車輛橫向穩定狀態避免車輛失控，對保證駕駛員安全有著重要意義。但是現有技術中，對車輛運行過程的橫向穩定狀態的識別依然存在諸多問題。一方面，現有的基于橫向穩定性數據集的分類方法，往往難以確定初始聚類中心，數據的處理難度較高，對系統造成計算負擔；同時，處理結果無法準確反應汽車實時的運行狀態，也會影響對車輛穩定性的精準判定。另一方面，傳統橫向穩定性判定方法未全面考慮影響車輛橫向穩定性的參數，只針對某幾個表征車輛橫向穩定性的特征量進行分析得到橫向穩定性判據，數據基礎相對較弱，選取的特征量往往不能全面體現出車輛的橫向穩定狀態。論文【基于相平面法的車輛行駛穩定性判定方法[J].劉飛,熊璐,鄧律華,et al.華南理工大學學報(自然科學版),2014,42(11)】公開了一種車輛行駛穩定性的判斷方法，該方法依據相平面分析的方法建立了質心側偏角-質心側偏角速度相圖，采用了經過改進的五特征值菱形法劃分出了車輛的橫向穩定性區域，基于Matlab編程環境畫出車輛行駛全工況相平面圖。該技術方案就存在如上所述的各項缺陷。

此外，特征參數的采集和處理均會提高車輛的硬件成本和運行成本；因此對車輛的運行特征信息的采集還應考慮其對車輛橫向穩定性準確判定的貢獻度，從而確定最必要且有效的車輛運行特征數據，這也是需要解決的問題之一。

在解決車輛橫向穩定性識別的基礎上，還需要選擇更有效的車輛控制方法，有針對性地對車輛橫向穩定性的失穩狀態進行調節和控制，并根據車輛穩定性狀態的不同類型，有針對性地執行調控策略，獲得更好的調控效果。顯然地，通過現有的主動前輪轉向控制(AFS)和直接橫擺力矩控制(DYC)簡單協調的方式實現上述目標還存在一定的難度，因此還需要基于車輛橫向穩定性識別結果設計一種更有效的AFS和DYC結合的控制方式。

發明內容

為克服現有技術中的問題，本發明提供的一種主動前輪轉向控制器的設計方法，基于該方法設計的控制器可以提高車輛轉向系統的響應速度，能夠適應車輛穩定性狀態，在干擾較大，穩定性較差的情況下穩定住車輛。

本發明提供的技術方案如下：

一種主動前輪轉向控制器的設計方法，該設計方法包括如下步驟：

S1：基于2自由度線性車輛模型，假設前輪轉角較小且車速恒定，確定車輛模型的基本運動方程和狀態空間方程；