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一種融合車速變化的四輪轉(zhuǎn)向汽車防側(cè)翻控制系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:12755623閱讀:415來源:國知局
一種融合車速變化的四輪轉(zhuǎn)向汽車防側(cè)翻控制系統(tǒng)的制作方法與工藝

本實用新型屬于汽車主動安全技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種融合車速變化的四輪轉(zhuǎn)向汽車防側(cè)翻控制系統(tǒng)。



背景技術(shù):

隨著經(jīng)濟的發(fā)展,全世界汽車保有量持續(xù)增長,汽車已成為人們生活中必不可少的交通工具。近些年來,交通運輸迅速發(fā)展,公路建設(shè)日益完善,汽車行駛速度不斷提高,然而,隨之產(chǎn)生的交通安全問題也日益突出,由交通事故帶來的人員傷亡和財產(chǎn)損失問題也愈發(fā)嚴重。因此,人們在關(guān)注汽車舒適性,經(jīng)濟性的同時,也把目光更多地轉(zhuǎn)向了安全性。汽車側(cè)翻是影響汽車安全性的重要問題。美國國家公路交通安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration,NHTSA)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,2010年,由汽車側(cè)翻所引發(fā)的交通事故僅占總交通事故的2.2%,但其中7659人死亡,占總交通事故死亡人數(shù)的34.5%,可見,側(cè)翻事故雖然發(fā)生頻率較低,所導(dǎo)致的乘員死亡率卻非常高。

目前在防側(cè)翻控制領(lǐng)域主要運用的防側(cè)方控制方法有主動轉(zhuǎn)向,差速制動,主動/半主動懸架,在側(cè)翻評價指標方面普遍采用的是基于的側(cè)傾角,側(cè)傾角速度的LTR側(cè)翻評價方法。其中主動轉(zhuǎn)向方式進行的防側(cè)翻控制主要是通過轉(zhuǎn)向電機進行反向附加轉(zhuǎn)角干預(yù)的方式降低側(cè)翻指標,差速制動可以產(chǎn)生一個附加橫擺力矩同時降低車速達到降低側(cè)翻的風險,主動/半主動懸架主要是通過改變懸架阻尼器的液壓孔來進行阻尼的調(diào)節(jié)從而使得車輛的抗側(cè)翻能力加強。

但是上述這些控制方式的側(cè)翻評價方式大都是采用了基于側(cè)傾角速度,側(cè)傾角或者是側(cè)向加速度等進行計算而求得的LTR評價指標,存在了車速對其精度的影響。傳統(tǒng)的方法為根據(jù)汽車動力學(xué)模型進行側(cè)傾角速度和側(cè)傾角計算出LTR值,由于汽車在控制過程中會有車速的變化,因此該方法得到的LTR值不能真實的反應(yīng)車輛的側(cè)翻狀態(tài)。因此,還有需要改進之處。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足,本實用新型提供一種融合車速變化的四輪轉(zhuǎn)向汽車防側(cè)翻控制系統(tǒng)及方法,能夠解決因車速變化而導(dǎo)致的側(cè)翻評價指標不準確的問題,通過四輪轉(zhuǎn)向汽車后輪轉(zhuǎn)角可變的優(yōu)勢,對于側(cè)翻控制可以更加迅速。

技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述目的,本實用新型采用LTR-F(v,δ)函數(shù)得到側(cè)翻評價值,從而保證了在不同轉(zhuǎn)角不同車速下的側(cè)翻評價值的精確計算。本實用新型采用的技術(shù)方案為:

一種融合車速變化的四輪轉(zhuǎn)向汽車防側(cè)翻控制系統(tǒng),包括相互連接的傳感器、ECU控制單元和執(zhí)行機構(gòu);所述ECU控制單元包括ECU側(cè)翻評價單元、工況判斷單元和執(zhí)行機構(gòu)控制單元,其中,所述ECU側(cè)翻評價單元和工況判斷單元均與所述傳感器連接,所述ECU側(cè)翻評價單元通過控制器觸發(fā)單元與所述工況判斷單元連接,所述工況判斷單元通過所述執(zhí)行機構(gòu)控制單元連接所述執(zhí)行機構(gòu);所述控制器觸發(fā)單元和執(zhí)行機構(gòu)的信息反饋給所述ECU側(cè)翻評價單元。

進一步的,還包括車輛狀態(tài)單元,所述控制器觸發(fā)單元和執(zhí)行機構(gòu)的信息匯總到所述車輛狀態(tài)單元后,再反饋給所述ECU側(cè)翻評價單元;所述執(zhí)行機構(gòu)為并聯(lián)的差動制動機構(gòu)和主動轉(zhuǎn)向機構(gòu),其中,所述主動轉(zhuǎn)向機構(gòu)包括前輪轉(zhuǎn)向和后輪轉(zhuǎn)向。

上述的融合車速變化的四輪轉(zhuǎn)向汽車防側(cè)翻控制系統(tǒng)的方法,具體步驟如下:

1)通過傳感器得到車輛參數(shù),包括車速V、轉(zhuǎn)角δ及側(cè)傾角速度p;

2)將所述車輛參數(shù)車速V、轉(zhuǎn)角δ代入到側(cè)翻評價函數(shù)F(v,δ)中,計算得到實時側(cè)翻評價值,包括極限車速和極限轉(zhuǎn)角;

3)將所述實時側(cè)翻評價值與設(shè)定的側(cè)翻門限值比較,若大于側(cè)翻門限值,則觸發(fā)控制器啟動,進行工況判別,輸出前后輪轉(zhuǎn)角附加值和差速制動的壓力差給執(zhí)行機構(gòu);

4)執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)所述控制器輸出的前后輪轉(zhuǎn)角附加值和差速制動的壓力差進行車輛行駛狀態(tài)的調(diào)整。

傳感器包括車速傳感器,轉(zhuǎn)角傳感器和方向盤傳感器。區(qū)別于傳統(tǒng)的汽車只能改變前輪轉(zhuǎn)角δf,本實用新型采用前后輪均可通過轉(zhuǎn)向電機進行控制的四輪轉(zhuǎn)向汽車,進行前后車輪轉(zhuǎn)角(δf,δr)的獨立控制,從而可以在側(cè)翻響應(yīng)很快的工況下,對四輪轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向電機以及四個車輪的制動壓力同時控制,達到更佳的控制效果,提高控制效率,從而實現(xiàn)了不同工況下的防側(cè)翻控制。

優(yōu)選的,所述車輪轉(zhuǎn)角δ包括前輪轉(zhuǎn)角δf、后輪轉(zhuǎn)角δr

優(yōu)選的,所述步驟3)中進行工況判別的參數(shù)包括汽車車速、方向盤轉(zhuǎn)角及側(cè)傾角速度,實行自動控制,具體方法如下:

(a)當傳感器測得的車速信號不變,轉(zhuǎn)角信號不斷增大,ECU判定車輛處于高速入彎工況,優(yōu)先進行差速制動,通過差速制動產(chǎn)生的附加橫擺力矩以及對車速的降低達到降低側(cè)翻危險的效果;

(b)當傳感器測得的轉(zhuǎn)角信號不變,車速信號不斷增大,ECU判定車輛處于加速過彎狀態(tài),此時,ECU接收車身側(cè)傾角速度信號,優(yōu)先進行主動轉(zhuǎn)向,在前后轉(zhuǎn)角δ同時可控的情況下進行車輛控制。

優(yōu)選的,所述(b)中情況下,車輛控制的方法具體如下:

①當車身側(cè)傾角速度信號小于P0rad/s時,采用主動前輪轉(zhuǎn)向進行控制;

②當車身側(cè)傾角速度信號大于P0rad/s時,采用前輪、后輪轉(zhuǎn)向共同干預(yù)進行控制;

所述P0為控制器設(shè)定的車身側(cè)傾角速度值。

方向盤轉(zhuǎn)角傳感器傳輸方向盤轉(zhuǎn)角信號,用于工況判別。

優(yōu)選的,所述P0一般選取為0.4-0.6rad/s。

優(yōu)選的,所述側(cè)翻評價函數(shù)F(v,δ)的具體擬合計算方法為:

步驟一:建立一個包含側(cè)傾、橫向和橫擺三個方向的四輪轉(zhuǎn)向車輛側(cè)翻模型,求得當前狀態(tài)四輪轉(zhuǎn)向車輛的側(cè)傾角速度p和側(cè)傾角

(1)沿y軸力平衡列式:

<mrow> <mi>m</mi> <mi>u</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mover> <mi>&beta;</mi> <mo>&CenterDot;</mo> </mover> <mo>+</mo> <mi>r</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>h</mi> <mi>s</mi> </msub> <mover> <mi>p</mi> <mo>&CenterDot;</mo> </mover> <mo>=</mo> <msub> <mi>k</mi> <mn>1</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&beta;</mi> <mo>+</mo> <mfrac> <mi>a</mi> <mi>u</mi> </mfrac> <mi>r</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>&delta;</mi> <mi>f</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>f</mi> </msub> <mi>&phi;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>k</mi> <mn>2</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&beta;</mi> <mo>-</mo> <mfrac> <mi>b</mi> <mi>u</mi> </mfrac> <mi>r</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>&delta;</mi> <mi>r</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>r</mi> </msub> <mi>&phi;</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

(2)繞z軸力矩平衡式為:

<mrow> <msub> <mi>I</mi> <mi>z</mi> </msub> <mover> <mi>r</mi> <mo>&CenterDot;</mo> </mover> <mo>-</mo> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>x</mi> <mi>z</mi> </mrow> </msub> <mover> <mi>p</mi> <mo>&CenterDot;</mo> </mover> <mo>=</mo> <msub> <mi>k</mi> <mn>1</mn> </msub> <mi>a</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&beta;</mi> <mo>+</mo> <mfrac> <mi>a</mi> <mi>u</mi> </mfrac> <mi>r</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>&delta;</mi> <mi>f</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>f</mi> </msub> <mi>&phi;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>k</mi> <mn>2</mn> </msub> <mi>b</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&beta;</mi> <mo>-</mo> <mfrac> <mi>b</mi> <mi>u</mi> </mfrac> <mi>r</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>&delta;</mi> <mi>r</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>r</mi> </msub> <mi>&phi;</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

(3)繞x軸力矩平衡式為:

其中,m為車輛質(zhì)量;

φ為車輛航向角;

r為車輛橫擺角速度,

β為質(zhì)心側(cè)偏角;

為質(zhì)心側(cè)偏角加速度

δf、δr分別為車輛前、后輪轉(zhuǎn)角;為車身側(cè)傾角;

p為側(cè)傾角速度,

u為車輛質(zhì)心處的速度;

Iz、Ix、Ixz為對應(yīng)軸的轉(zhuǎn)動慣量,

Rf、Rr為前后車軸側(cè)傾剛度,

hs為質(zhì)心高度,

ms為車輛簧上質(zhì)量;

k1、k2為輪胎側(cè)偏剛度;

為側(cè)傾阻尼;

步驟二:根據(jù)汽車在側(cè)翻過程中汽車輪胎對路面的壓力進行受力分析得:

式中h為汽車質(zhì)心到旋轉(zhuǎn)軸的距離。

橫向載荷轉(zhuǎn)移率LTR即為汽車左右兩側(cè)輪胎垂直反力之差的絕對值與之和的比值:

<mrow> <mi>L</mi> <mi>T</mi> <mi>R</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>|</mo> <mi>F</mi> <mi>z</mi> <mi>l</mi> <mo>-</mo> <mi>F</mi> <mi>z</mi> <mi>r</mi> <mo>|</mo> </mrow> <mrow> <mi>F</mi> <mi>z</mi> <mi>l</mi> <mo>+</mo> <mi>F</mi> <mi>z</mi> <mi>r</mi> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>

其中,F(xiàn)zl為左側(cè)車輪的縱向反力之和,F(xiàn)zr為右側(cè)車輪的縱向反力之和,

得到:

步驟三:

設(shè)定縱向車速依次為[30-150]km/h,間隔為3-10km/h;可以得到不同縱向車速VX下的車輛狀態(tài)方程;當車速為120km/h時,將前,后輪轉(zhuǎn)角輸入從0°開始逐漸增大至系統(tǒng)輸出的和使得LTR值為1,記錄下此時的前輪轉(zhuǎn)角δf,后輪轉(zhuǎn)角δr;同樣的方法,分別求得其他車速下的使得LTR值到達極限值1時的前輪轉(zhuǎn)角δf,后輪轉(zhuǎn)角δr。

步驟四:

將步驟三所測得的前輪轉(zhuǎn)角δf作為X,后輪轉(zhuǎn)角δr作為Y,車速VX作為Z,進行曲線擬合,得到一個車速VX相對于前輪轉(zhuǎn)角δf,后輪轉(zhuǎn)角δr的側(cè)翻評價函數(shù)。

通過上述方法擬合得到的側(cè)翻評價函數(shù)即為新的側(cè)翻評價標準,傳感器在測得車輛的車速與前輪轉(zhuǎn)角后,ECU將計算當前轉(zhuǎn)角下的極限車速,并將當前車速與極限車速對比,從而控制主動轉(zhuǎn)向與差速制動執(zhí)行機構(gòu)的啟停。

傳統(tǒng)的側(cè)翻評價方法為:通過建立四輪轉(zhuǎn)向車輛三自由度模型作為側(cè)翻預(yù)測模型,通過ECU接收傳感器測得的車速及轉(zhuǎn)角信號,將轉(zhuǎn)角及車速信號輸入到預(yù)測模型中,計算出側(cè)傾角及側(cè)傾角速度,然后帶入到側(cè)翻評價公式中得到側(cè)翻評價值。但此方法有一個缺點就是要建立線性的三自由度側(cè)翻預(yù)測模型必須默認車速保持不變,那么這就給側(cè)翻控制方式附加了約束,即只能采用主動轉(zhuǎn)向進行附加轉(zhuǎn)角的修正來達到側(cè)翻穩(wěn)定性的控制,而不能通過差速制動進行控制,這樣一來在許多差速制動的側(cè)翻研究中就缺乏了較為可靠的側(cè)翻評價依據(jù)。

有益效果:本實用新型提供的融合車速變化的四輪轉(zhuǎn)向汽車防側(cè)翻控制方法,相較于現(xiàn)有技術(shù),具有以下有益效果:

(a)、本實用新型提出的新的側(cè)翻評價函數(shù)要比之前LTR方法得到的更加精確:ECU以轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器信號為基礎(chǔ),通過上述側(cè)翻評價方法計算得到的當前轉(zhuǎn)角下的極限車速與車速傳感器輸出的車速進行對比,進行工況判定后,控制執(zhí)行機構(gòu)實行差速制動或者前后輪主動轉(zhuǎn)向,進行防側(cè)翻控制;

(b)、ECU在執(zhí)行上述工況判別時,以轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器信號基礎(chǔ),車身側(cè)傾角速度傳感器的信號為輔助信號,1°車速不變或者變化較慢方向盤轉(zhuǎn)角持續(xù)增大時,判定為高速過彎工況;2°當方向盤轉(zhuǎn)角不變或者變化較慢車速持續(xù)增大時,判定為加速過彎狀態(tài);

(c)、本防側(cè)翻控制策略引進了工況時別模塊:綜合考慮了駕駛員意圖針對多種工況多種控制方式,且具有前后輪同時控制提高控制效率的優(yōu)勢:當ECU判定車輛處于高速入彎工況產(chǎn)生側(cè)翻危險時,優(yōu)先進行差速制動,不干擾駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖,從而通過差速制動產(chǎn)生的附加橫擺力矩以及對車速的降低達到降低側(cè)翻危險的效果。當ECU判定車輛處于加速過彎狀態(tài)時,接收車身側(cè)傾角速度信號,若車身側(cè)傾角速度較小,則采用主動前輪轉(zhuǎn)向進行控制;當車身側(cè)傾角速度信號較大時,采用前輪加后輪轉(zhuǎn)向共同干預(yù)進行控制,降低側(cè)翻危險。

本實用新型方法融合了車速對車輛側(cè)翻狀態(tài)的影響,提出的新的側(cè)翻評價函數(shù)要要比之前LTR方法得到的更加精確。其次,前后輪同時控制,效率更高。此外,本實用新型方法對不同的工況進行了區(qū)別控制,極大的考慮了駕駛員意圖。

附圖說明

圖1為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖;

圖2為本實用新型側(cè)翻評價函數(shù)擬合原理圖;

圖3為本實用新型工況判別原理圖;

圖4為本實用新型采用的側(cè)翻控制系統(tǒng)原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作更進一步的說明。

本實用新型的結(jié)構(gòu)如圖1所示,防側(cè)翻控制系統(tǒng)包括相互連接的傳感器、ECU控制單元和執(zhí)行機構(gòu),還包括車輛狀態(tài)單元;ECU控制單元包括ECU側(cè)翻評價單元、工況判斷單元和執(zhí)行機構(gòu)控制單元,其中,ECU側(cè)翻評價單元和工況判斷單元均與傳感器連接,ECU側(cè)翻評價單元通過控制器觸發(fā)單元與工況判斷單元連接,工況判斷單元通過執(zhí)行機構(gòu)控制單元連接執(zhí)行機構(gòu);執(zhí)行機構(gòu)為并聯(lián)的差動制動機構(gòu)和主動轉(zhuǎn)向機構(gòu),其中,所述主動轉(zhuǎn)向機構(gòu)包括前輪轉(zhuǎn)向和后輪轉(zhuǎn)向;控制器觸發(fā)單元和執(zhí)行機構(gòu)的信息匯總到車輛狀態(tài)單元后,再反饋給ECU側(cè)翻評價單元。

控制器觸發(fā)單元進行信號傳輸,亦指的是邏輯門電路,亦可稱為“控制器觸發(fā)”,圖4為圖1的細化版,因此圖1表示為控制器觸發(fā),圖4表示為邏輯門電路。執(zhí)行機構(gòu)控制單元為圖4中與執(zhí)行機構(gòu)相連的“控制器ECU”;工況判別單元在執(zhí)行工況判別后輸出對應(yīng)的轉(zhuǎn)角信號或者車速信號或者轉(zhuǎn)角和車速信號,執(zhí)行機構(gòu)ECU接收該信號,控制實際信號達到理想值,因此會輸出制動壓力和附加轉(zhuǎn)角到執(zhí)行機構(gòu)。

首先由傳感器測出車輛的方向盤轉(zhuǎn)角,車速等車輛參數(shù),傳遞到ECU控制單元進行側(cè)翻評價值的標定,此側(cè)翻評價方法區(qū)別于傳統(tǒng)的評價方式,該方法直接根據(jù)傳感器采集的車速及轉(zhuǎn)角信號參照LTR-F(v,δ)函數(shù)進行LTR值的標定;當LTR值大于側(cè)翻門限值時,ECU根據(jù)車速,方向盤轉(zhuǎn)角,側(cè)傾角速度等參數(shù)進行工況判別,通過差動制動和四輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)進行車輛行駛狀態(tài)的調(diào)整,進而改變車輛的狀態(tài),達到抑制側(cè)翻的效果。

側(cè)翻評價方法通過如下方式計算得到:

步驟一:建立一個包含側(cè)傾,橫向和橫擺三個方向的四輪轉(zhuǎn)向車輛側(cè)翻模型:

(1)沿y軸力平衡列式:

<mrow> <mi>m</mi> <mi>u</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mover> <mi>&beta;</mi> <mo>&CenterDot;</mo> </mover> <mo>+</mo> <mi>r</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>h</mi> <mi>s</mi> </msub> <mover> <mi>p</mi> <mo>&CenterDot;</mo> </mover> <mo>=</mo> <msub> <mi>k</mi> <mn>1</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&beta;</mi> <mo>+</mo> <mfrac> <mi>a</mi> <mi>u</mi> </mfrac> <mi>r</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>&delta;</mi> <mi>f</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>f</mi> </msub> <mi>&phi;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mi>k</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&beta;</mi> <mo>-</mo> <mfrac> <mi>b</mi> <mi>u</mi> </mfrac> <mi>r</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>&delta;</mi> <mi>r</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>r</mi> </msub> <mi>&phi;</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

(2)繞z軸力矩平衡式為:

<mrow> <msub> <mi>I</mi> <mi>z</mi> </msub> <mover> <mi>r</mi> <mo>&CenterDot;</mo> </mover> <mo>-</mo> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>x</mi> <mi>z</mi> </mrow> </msub> <mover> <mi>p</mi> <mo>&CenterDot;</mo> </mover> <mo>=</mo> <msub> <mi>k</mi> <mn>1</mn> </msub> <mi>a</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&beta;</mi> <mo>+</mo> <mfrac> <mi>a</mi> <mi>u</mi> </mfrac> <mi>r</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>&delta;</mi> <mi>f</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>f</mi> </msub> <mi>&phi;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>k</mi> <mn>2</mn> </msub> <mi>b</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&beta;</mi> <mo>-</mo> <mfrac> <mi>b</mi> <mi>u</mi> </mfrac> <mi>r</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>&delta;</mi> <mi>r</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>r</mi> </msub> <mi>&phi;</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

(3)繞x軸力矩平衡式為:

其中,m為車輛質(zhì)量;

φ為車輛航向角;

r為車輛橫擺角速度,

β為質(zhì)心側(cè)偏角;

為質(zhì)心側(cè)偏角加速度

δf、δr分別為車輛前、后輪轉(zhuǎn)角;為車身側(cè)傾角;

p為側(cè)傾角速度,

u為車輛質(zhì)心處的速度;

Iz、Ix、Ixz為對應(yīng)軸的轉(zhuǎn)動慣量,

Rf、Rr為前后車軸側(cè)傾剛度,

hs為質(zhì)心高度,

ms為車輛簧上質(zhì)量;

k1、k2為輪胎側(cè)偏剛度;

為側(cè)傾阻尼;

通過建立此三自由度四輪轉(zhuǎn)向車輛模型即可根據(jù)車速和轉(zhuǎn)角求得當前狀態(tài)四輪轉(zhuǎn)向車輛的側(cè)傾角速度和側(cè)傾角。

步驟二:根據(jù)汽車在側(cè)翻過程中汽車輪胎對路面的壓力進行受力分析得:

式中h為汽車質(zhì)心到旋轉(zhuǎn)軸的距離。

橫向載荷轉(zhuǎn)移率(LTR)是目前汽車側(cè)翻研究中常用的一種十分有效的側(cè)翻危險指標。汽車在轉(zhuǎn)向過程中由于受到離心力的作用,其車身會向轉(zhuǎn)彎外側(cè)傾斜,此時汽車外側(cè)的兩個車輪的垂直載荷會增大,同時內(nèi)側(cè)兩個車輪的垂直載荷會減小。橫向載荷轉(zhuǎn)移率(LTR)即為汽車左右兩側(cè)輪胎垂直反力之差的絕對值與之和的比值:

<mrow> <mi>L</mi> <mi>T</mi> <mi>R</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>|</mo> <mi>F</mi> <mi>z</mi> <mi>l</mi> <mo>-</mo> <mi>F</mi> <mi>z</mi> <mi>r</mi> <mo>|</mo> </mrow> <mrow> <mi>F</mi> <mi>z</mi> <mi>l</mi> <mo>+</mo> <mi>F</mi> <mi>z</mi> <mi>r</mi> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>

Fzl為左側(cè)車輪的縱向反力之和,

Fzr為右側(cè)車輪的縱向反力之和。

將上帶入得到:

步驟三:

設(shè)定縱向車速依次為[30-150]km/h,間隔為3-10km/h;可以得到不同縱向車速下的車輛狀態(tài)方程;當車速為120km/h時,將前輪轉(zhuǎn)角輸入從0°開始逐漸增大至系統(tǒng)輸出的和使得LTR值為1,記錄下此時的前輪轉(zhuǎn)角δf。同樣的方法,分別求得其他車速下的使得LTR值到達極限值1時的前輪轉(zhuǎn)角δf。

步驟四:

將步驟三所測得的前輪轉(zhuǎn)角δf作為Y,縱向車速VX作為X,進行曲線擬合,得到一個車速Vx相對于前輪轉(zhuǎn)角的函數(shù)。

通過上述方法擬合得到函數(shù)即為新的側(cè)翻評價標準,傳感器在測得車輛的車速與前輪轉(zhuǎn)角后,ECU將計算當前轉(zhuǎn)角下的極限車速,將當前車速與極限車速對比,從而控制主動轉(zhuǎn)向與差速制動執(zhí)行機構(gòu)的啟停。

實施例

如圖2所示流程:

(1)將車速設(shè)置為[30,150]km/h區(qū)間范圍內(nèi),間隔為5-10km/h進行采樣;其中[30,150]km/h此區(qū)間是汽車行駛的常見區(qū)間,高于或低于此區(qū)間對防止側(cè)翻沒有意義;太高無法控制,太低極難翻車;間隔越小則擬合曲線精度越高;

(2)當車速為30km/h時,將前、后輪轉(zhuǎn)角設(shè)為0deg。將此三參數(shù)輸入進三自由度四輪轉(zhuǎn)向側(cè)翻模型,經(jīng)過微分方程求解得到穩(wěn)態(tài)側(cè)傾角速度及側(cè)傾角;

(3)由該狀態(tài)下的側(cè)傾角及側(cè)傾角速度計算得到此時的LTR值,當LTR值小于0.8--1這一范圍時,增大前后輪轉(zhuǎn)角,并跳轉(zhuǎn)至步驟(2),直至LTR達到預(yù)設(shè)值;

(4)輸出該車速下對應(yīng)的前后輪轉(zhuǎn)角值,此時進行下一車速對應(yīng)于預(yù)設(shè)LTR的極限轉(zhuǎn)角

(5)將不同車速及其對應(yīng)的前后輪轉(zhuǎn)角全部輸入至曲線擬合模塊,進行曲線擬合,得到相關(guān)系數(shù)在[0.9,1]的函數(shù),此函數(shù)即作為新的LTR評價指標。

如圖3所示流程為工況判別ECU接收傳感器傳輸?shù)能囁傩盘柡娃D(zhuǎn)角信號。當轉(zhuǎn)角信號保持不變,車速信號不斷增大時,判定車輛處于高速入彎工況,則輸出理想的車速信號,轉(zhuǎn)角信號為0;當車速信號保持不變,轉(zhuǎn)角信號不斷增大時,判定車輛處于加速過彎工況,結(jié)合傳感器輸出的側(cè)傾角速度信號,當P<P0rad/s時,輸出前輪轉(zhuǎn)角信號,后輪轉(zhuǎn)角信號為0,當P>P0rad/s時,車輛側(cè)翻危險較為嚴重,同時輸出前后輪轉(zhuǎn)角信號。

區(qū)別于傳統(tǒng)的側(cè)翻控制模式(在側(cè)翻控制時單純的降低LTR值,不考慮實際工況,改變駕駛員意圖),為了最大限度的不影響駕駛員意圖,本實用新型根據(jù)汽車車速,方向盤轉(zhuǎn)角及側(cè)傾角速度等參數(shù)進行工況判別,實行自動控制:

(a)當傳感器測得的車速信號不變,轉(zhuǎn)角信號不斷增大,ECU判定車輛處于高速入彎工況,優(yōu)先進行差速制動,不干擾駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖,從而通過差速制動產(chǎn)生的附加橫擺力矩以及對車速的降低達到降低側(cè)翻危險的效果。

(b)當傳感器測得的轉(zhuǎn)角信號不變,車速信號不斷增大,ECU判定車輛處于加速過彎狀態(tài),此時,ECU接收車身側(cè)傾角速度信號,在上述四輪轉(zhuǎn)向汽車模型前后轉(zhuǎn)角同時可控的優(yōu)勢下:

①當車身側(cè)傾角速度信號小于P0rad/s時,采用主動前輪轉(zhuǎn)向進行控制;P0一般選取為0.4-0.6rad/s,下同。

②當車身側(cè)傾角速度信號大于P0rad/s時,采用前輪、后輪轉(zhuǎn)向共同干預(yù)進行控制,降低側(cè)翻危險。

如圖4所示流程:

(1)傳感器接收三自由度四輪轉(zhuǎn)向汽車的車速信號,轉(zhuǎn)速信號和側(cè)傾角速度信號;

(2)將車速信號,轉(zhuǎn)角信號輸入到側(cè)翻評價函數(shù)中,通過側(cè)翻評價函數(shù)計算出極限車速和極限轉(zhuǎn)角;

(3)邏輯門電路根據(jù)上述(1)(2)得到的信號進行判斷,輸出邏輯值觸發(fā)進工況判別ECU;

(4)工況判別ECU接收來自傳感器的車速信號和轉(zhuǎn)角信號進行工況判別:當轉(zhuǎn)角信號保持不變,車速信號不斷增大時,判定車輛處于高速入彎工況;當車速信號保持不變,轉(zhuǎn)角信號不斷增大時,判定車輛處于加速過彎工況;

(5)當工況判別車輛處于高速入彎工況時,ECU輸出理想車速信號到控制器;當工況判別處于加速入彎工況時,ECU接收輔助判別信號側(cè)傾角速度p,p<P0rad/s時輸出理想前輪轉(zhuǎn)角信號到控制器;P>P0rad/s時,同時輸出理想的前輪和后輪轉(zhuǎn)角信號到控制器;

(6)控制器接受來自(1)(5)的車速及轉(zhuǎn)角信號,輸出附加轉(zhuǎn)角和壓力差信號到執(zhí)行機構(gòu);

(7)執(zhí)行機構(gòu)作用于車輛改變了汽車的狀態(tài),降低了側(cè)翻危險。

本實用新型方法融合了車速對車輛側(cè)翻狀態(tài)的影響,提出的新的側(cè)翻評價函數(shù)要要比之前LTR方法得到的更加精確。其次,前后輪同時控制,效率更高。此外,本實用新型方法對不同的工況進行了區(qū)別控制,極大的考慮了駕駛員意圖。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式,應(yīng)當指出:對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以做出若干改進和潤飾,這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。

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