車輛的質(zhì)心側(cè)偏角在一個穩(wěn)定的閾值之內(nèi)。 在本步驟中，根據(jù)步驟一中實時反饋回來的方向盤轉(zhuǎn)角信號、橫擺角速度信號、質(zhì)心側(cè)偏角 信號和縱向車速信號，利用李雅普諾夫第二穩(wěn)定性判定方法計算保持車輛穩(wěn)定的參考狀態(tài) 值。
[0036] 本發(fā)明對于車輛參考運行狀態(tài)的辨識是基于自行車模型進行的，僅僅考慮車輛的 側(cè)向和橫擺運動，其示意圖如圖2所示。首先作如下假設(shè)：
[0037] >不考慮汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響，把前輪轉(zhuǎn)角Sf作為系統(tǒng)的輸入；
[0038] >忽略懸架的作用，認為汽車沿z軸的位移，繞X軸的側(cè)傾角與繞y軸的俯仰角均 為零；
[0039] >不考慮輪胎載荷的變化和地面切向力對輪胎側(cè)偏特性的影響；
[0040] >忽略空氣動力的作用，驅(qū)動力不大；
[0041] >汽車沿X軸的縱向速度不變。
[0042] 根據(jù)力矩平衡與受力平衡條件可以得到：
[0043] nn\((3 + r) = {Fv, +Fv,.), ⑴
[0044] Lr = LfFyf -LrFyr +Mz
[0045] 其中：m是汽車質(zhì)量，12是汽車繞垂直軸的轉(zhuǎn)動慣量，LjP k分別是汽車質(zhì)心到前 后軸的軸距，\和Vy分別是汽車的縱向和側(cè)向車速，F(xiàn)yf和F K分別是汽車前后輪胎的側(cè)向 力，β代表質(zhì)心側(cè)偏角，r代表橫擺角速度，Mz表示施加給汽車的附加橫擺力矩。
[0046] 為了反應(yīng)輪胎的非線性特性，本發(fā)明選用下面的非線性輪胎模型來表示輪胎的側(cè) 向力和側(cè)偏角的關(guān)系：
[0047] Fyf = (1 _ κ"α1 )ar > I7n- = -2C：.(I - Kha; )ar. 〇
[0048] 其中，輪胎前后輪的側(cè)偏角可以近似表示為：
【主權(quán)項】
1. 一種車輛穩(wěn)定性集成控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一、實時采集車載傳感器反饋回來的車輛狀態(tài)信息，經(jīng)計算或估計處理更新車輛 的方向盤轉(zhuǎn)角、橫擺角速度、質(zhì)心側(cè)偏角、縱向車速以及制動管壓力狀態(tài)值； 步驟二、根據(jù)步驟一實時處理得到的方向盤轉(zhuǎn)角信號、橫擺角速度信號、質(zhì)心側(cè)偏角信 號和縱向車速信號，利用李雅普諾夫第二穩(wěn)定性判定方法計算保持車輛穩(wěn)定運行的參考狀 態(tài)值； 步驟三、將步驟一中實時得到的車輛實際狀態(tài)信息和步驟二中得到的車輛參考狀態(tài)值 做比較，對當(dāng)前車輛的穩(wěn)定性風(fēng)險做出評估：當(dāng)參考值和實際值的偏差在一定閾值范圍內(nèi) 時，判定此時車輛處于穩(wěn)定狀態(tài)；如果參考值和實際值的偏差超出設(shè)定的閾值范圍，則判定 此時車輛存在穩(wěn)定性風(fēng)險； 步驟四、當(dāng)車輛處于失穩(wěn)狀態(tài)時，選用模型預(yù)測控制算法，集成主動前輪轉(zhuǎn)向和差動制 動控制，規(guī)劃決策出使車輛恢復(fù)穩(wěn)定性的前輪轉(zhuǎn)向角和附加橫擺力矩； 步驟五、將步驟四中得到的附加橫擺力矩轉(zhuǎn)換成相應(yīng)輪胎的期望制動力，同時與制動 管實際壓力作對比，決策出制動執(zhí)行系統(tǒng)的增壓、保壓或減壓狀態(tài)，并轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的電 磁閥動作指令； 步驟六、制動執(zhí)行器和轉(zhuǎn)向執(zhí)行器執(zhí)行步驟五中的電磁閥動作指令和步驟四中的前輪 轉(zhuǎn)角指令，使車輛恢復(fù)穩(wěn)定性。
2. 按照權(quán)利要求1所述的一種車輛穩(wěn)定性集成控制方法，其特征在于，所述步驟二中 利用李雅普諾夫第二穩(wěn)定性判定方法計算保持車輛穩(wěn)定運行的參考狀態(tài)值的過程為： 本發(fā)明選用非線性輪胎模型來表示輪胎的側(cè)向力和側(cè)偏角的關(guān)系，整理出關(guān)于橫擺角 速度的等式： ar3+br2+cr+d= 0 (10) 式（10) -元三次方程的解，即為使車輛穩(wěn)定的參考的橫擺角速度的值rMf; 其中： a=BfE3-BrF3,b= (3BfE2+3BrF2) 0 -3BfE2 8 f, c= 3EBf (- 8 f) 2-3BrF0 2+AfE_ArF_H,d=Bf ( 0 - 8 f) 3+Br 0 3+ (Af+Ar) 0 -Af 8f+KH0 . E=Lf/vx,F=Lr/vx,H=mvx, Af = -2Cf,Bf = 2KaCf,Ar= -2Cr,Br= 2KbCr. m是汽車質(zhì)量，LjPk分別是汽車質(zhì)心到前后軸的軸距，vx是汽車的縱向車速，F(xiàn)yjP FK分別是汽車前后輪胎的側(cè)向力，0代表質(zhì)心側(cè)偏角，r代表橫擺角速度，Sf是汽車參考 的前輪轉(zhuǎn)角，由駕駛員輸入決定，ajPa 別是前后輪胎的側(cè)偏角，1^、1^、(^、(；分別是 輪胎的辨識參數(shù)。
3. 按照權(quán)利要求1所述的一種車輛穩(wěn)定性集成控制方法，其特征在于，所述步驟四中 模型預(yù)測控制算法的預(yù)測模型用式（11)表示：
其中：橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角選用為狀態(tài)變量X= [e，r]T，前輪轉(zhuǎn)角和附加橫擺力 矩作為控制輸入u= [Su,Mz]t，橫擺角速度作為被控輸出y=r; 車輛橫擺穩(wěn)定性控制問題轉(zhuǎn)化為下面的優(yōu)化問題：
S.t. MZfflin(k+i) ^Mz(k+i) ^MZfflax(k+i)sumin(k+i)彡Su(k+i)彡Uk+i) |3min(k+i)彡 |3 (k+i)彡 |3max(k+i)i= 0, 1，2, 其中：ry=diag(ryl，ry2，…，ryp) 「u-diag(rfl,rf2, ???,rfm,rM1,r^, ???,r,^). ry和ru分別是輸出序列和控制信號序列的權(quán)重因子，ry越大，橫擺角速度的跟蹤效 果越好，ru越大，控制動作越??；在優(yōu)化的時候，轉(zhuǎn)向控制的權(quán)重小于制動控制。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種車輛穩(wěn)定性集成控制方法，其特征在于，所述步驟五的 具體過程為： 將所述步驟四得到的附加橫擺力矩按照公式（18)轉(zhuǎn)換成車輪期望的制動輪缸壓力，
其中：為單個車輪期望的輪缸制動壓力，Mz為附加橫擺力矩，Rw是輪胎半徑，d是 車輪輪距，Krf是制動器的制動效能因數(shù)，RbA是有效制動半徑，Ab是有效制動面積； 將得到的輪缸期望制動壓力Pi_Mf與輪缸實際壓力Pi作偏差可得APi= P -Piref； 根據(jù)制動壓力的偏差值A(chǔ)Pi，針對每個輪缸的壓力進行升壓、保壓和減壓三種狀態(tài)的 調(diào)節(jié)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種車輛穩(wěn)定性集成控制方法，通過調(diào)節(jié)前輪轉(zhuǎn)角和相應(yīng)輪胎的制動力，保證車輛的穩(wěn)定性和乘坐舒適性?？刂品椒ò韵虏襟E：采集車輛行駛狀態(tài)信息，并進行濾波或估計處理；規(guī)劃出使車輛穩(wěn)定運行的參考狀態(tài)值；根據(jù)車輛實際的運行狀態(tài)和參考狀態(tài)值對車輛的穩(wěn)定性風(fēng)險做出評估；當(dāng)車輛不存在穩(wěn)定性風(fēng)險時，則不需要進行控制，否則需要規(guī)劃決策出使車輛恢復(fù)穩(wěn)定性的前輪轉(zhuǎn)向角和附加橫擺力矩；把附加橫擺力矩轉(zhuǎn)換為相應(yīng)輪胎的期望制動力，同時與輪缸的實際壓力做對比，確定電磁閥動作指令；制動執(zhí)行器和轉(zhuǎn)向執(zhí)行器執(zhí)行電磁閥動作指令和前輪轉(zhuǎn)角指令，從而使車輛恢復(fù)穩(wěn)定行駛。
【IPC分類】B60W10-20, B60W40-105, B60W40-112, B60W40-08, B60W30-02, B60W40-10, B60W40-114, B60W10-18
【公開號】CN104773170
【申請?zhí)枴緾N201510209467
【發(fā)明人】郭洪艷, 房麗爽, 郝寧峰, 陳虹
【申請人】吉林大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月28日