專利名稱：汽車四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向操縱控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車轉(zhuǎn)向控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種適用于前后輪均 能主動(dòng)轉(zhuǎn)向汽車即四輪轉(zhuǎn)向汽車的汽車四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向操縱控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
汽車的搡縱性是指汽車能夠遵循駕駛員通過(guò)轉(zhuǎn)向器及轉(zhuǎn)向車輪給定 的方向行駛，也就是維持直線行駛或能按照給定半徑彎道進(jìn)行轉(zhuǎn)向的能 力，操縱性的不良或喪失，將導(dǎo)致汽車側(cè)滑、激轉(zhuǎn)甚至傾覆等危險(xiǎn)發(fā)生。
汽車在高速轉(zhuǎn)向過(guò)程中，由于路面摩擦條件的限制經(jīng)常會(huì)造成駕駛員 不能準(zhǔn)確控制車輛轉(zhuǎn)向或車輛對(duì)駕駛員指令不能準(zhǔn)確快速反應(yīng)，導(dǎo)致出現(xiàn) 側(cè)滑或偏離預(yù)定行駛車道，甚至進(jìn)入對(duì)方行駛車道從而發(fā)生碰撞、追尾或 避讓不及等交通事故。
汽車在轉(zhuǎn)向過(guò)程中出現(xiàn)側(cè)滑，是由于路面所能提供給車輪的側(cè)向轉(zhuǎn)彎 力(側(cè)向摩擦力)小于車輛由于作曲線運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的離心力所致，汽車前、 后軸側(cè)滑的綜合作用將導(dǎo)致車輛質(zhì)心處速度方向與車輛縱向?qū)ΨQ軸線產(chǎn) 生夾角，即產(chǎn)生車體側(cè)偏角，使得車輛不能按照給定彎道半徑準(zhǔn)確轉(zhuǎn)向而 偏離預(yù)定行駛車道，同時(shí)也將對(duì)駕駛員的前方視野造成不良影響，這都將 對(duì)車輛的安全行駛造成重大影響。
汽車是否能按照預(yù)定半徑彎道進(jìn)行準(zhǔn)確轉(zhuǎn)向同時(shí)也與汽車轉(zhuǎn)動(dòng)的快 慢，即車體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度也有關(guān)聯(lián)，車體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度由地面作用于各輪胎上 的側(cè)向力對(duì)質(zhì)心的橫擺力矩決定。在轉(zhuǎn)向過(guò)程中，過(guò)大或過(guò)小的橫擺力矩 將導(dǎo)致車輛的過(guò)多轉(zhuǎn)向或較多的不足轉(zhuǎn)向。過(guò)多轉(zhuǎn)向是由較小的后軸側(cè)向 力引起，不足轉(zhuǎn)向則由不足的前軸側(cè)向力引起。當(dāng)前軸地面?zhèn)认蛄︼柡瓦_(dá) 到摩擦極限時(shí)，會(huì)產(chǎn)生車輛的"漂移"現(xiàn)象，轉(zhuǎn)彎半徑要比駕駛員期望的要大，車輛很難跟隨預(yù)期的軌跡。當(dāng)后軸地面?zhèn)认蛄︼柡瓦_(dá)到摩擦極限時(shí)， 將產(chǎn)生車輛的"激轉(zhuǎn)"現(xiàn)象，此時(shí)轉(zhuǎn)彎半徑比駕駛員期望的要小，車體產(chǎn) 生了較大的側(cè)偏角，將逐漸失去穩(wěn)定性，駕駛員很難控制車輛，對(duì)于未加 裝主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的車輛具有極大的危險(xiǎn)性。
因此可知，車體側(cè)偏角與轉(zhuǎn)動(dòng)角速度是影響車輛轉(zhuǎn)向操縱性能的兩個(gè) 主要指標(biāo)，而傳統(tǒng)的前輪轉(zhuǎn)向汽車僅單純依靠調(diào)整前輪轉(zhuǎn)角則很難同時(shí)實(shí)
現(xiàn)對(duì)二者的滿意控制；但對(duì)于四輪轉(zhuǎn)向汽車，如果利用方向盤轉(zhuǎn)角來(lái)體現(xiàn)
駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖，然后通過(guò)主動(dòng)調(diào)整汽車前、后輪轉(zhuǎn)角來(lái)校正駕駛員期 望轉(zhuǎn)向狀態(tài)與車輛實(shí)際轉(zhuǎn)向狀態(tài)的偏差則很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)二者的綜合控制， 從而達(dá)到通過(guò)主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制技術(shù)來(lái)改善車輛轉(zhuǎn)向操縱性、提高行駛安全性 的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一 種汽車四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向操縱控制系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)合理且使用操作簡(jiǎn)便，能有效 改善四輪轉(zhuǎn)向汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的操縱性問(wèn)題，大大提高了汽車在會(huì)車、超車和 彎道行駛時(shí)的安全性。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明釆用的技術(shù)方案是 一種汽車四輪主動(dòng)轉(zhuǎn) 向操縱控制系統(tǒng)，其特征在于包括實(shí)時(shí)對(duì)駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè) 的駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置、實(shí)時(shí)對(duì)車輛實(shí)際轉(zhuǎn)向狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的實(shí)際轉(zhuǎn) 向檢測(cè)裝置，以及對(duì)所述駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置和實(shí)際轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置所 檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析比較并相應(yīng)對(duì)前輪轉(zhuǎn)向控制器和后輪轉(zhuǎn)向控制器進(jìn)行 控制的電子控制單元；所述駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置和實(shí)際轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置 均與電子控制單元相接。
所述駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置包括實(shí)時(shí)對(duì)方向盤轉(zhuǎn)角進(jìn)行檢測(cè)的方 向盤轉(zhuǎn)角傳感器、實(shí)時(shí)對(duì)車輛行駛速度進(jìn)行檢測(cè)的行駛速度傳感器，以及 駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向控制器；所述駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向控制器為根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器和行駛速度傳感器所檢測(cè)信號(hào)并結(jié)合推算得出的車輛理想轉(zhuǎn)向模型， 相應(yīng)分析處理得出駕駛員預(yù)定車體質(zhì)心側(cè)偏角與預(yù)定車體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的 控制器；
所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器和行駛速度傳感器均接駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向控制器。
所述實(shí)際轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置包括實(shí)時(shí)對(duì)車體縱向加速度進(jìn)行檢測(cè)的縱向 加速度傳感器、實(shí)時(shí)對(duì)車體側(cè)向加速度進(jìn)行檢測(cè)的側(cè)向加速度傳感器、實(shí) 時(shí)對(duì)車輛行駛速度進(jìn)行檢測(cè)的行駛速度傳感器，以及車輛實(shí)際轉(zhuǎn)向控制
器；所述車輛實(shí)際轉(zhuǎn)向控制器為根據(jù)縱向加速度傳感器、側(cè)向加速度傳感 器和行駛速度傳感器所檢測(cè)信號(hào)并結(jié)合推算得出的車輛動(dòng)力學(xué)模型，利用 卡爾曼遞推濾波方法相應(yīng)分析處理得出實(shí)際車體質(zhì)心側(cè)偏角與實(shí)際車體 轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的控制器；
所述縱向加速度傳感器、側(cè)向加速度傳感器和行駛速度傳感器均接車 輛實(shí)際轉(zhuǎn)向控制器；所述縱向加速度傳感器與側(cè)向加速度傳感器均安裝在 車體質(zhì)心。
所述電子控制單元包括對(duì)駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向控制器和車輛實(shí)際轉(zhuǎn)向控 制器所輸出信號(hào)進(jìn)行比較和偏差運(yùn)算的狀態(tài)偏差控制功能模塊，以及依據(jù) 最優(yōu)控制方法相應(yīng)對(duì)前輪轉(zhuǎn)向控制器和后輪轉(zhuǎn)向控制器進(jìn)行控制的主動(dòng) 轉(zhuǎn)向最優(yōu)控制功能模塊；
所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向控制器和狀態(tài)偏差控制功能 模塊均接主動(dòng)轉(zhuǎn)向最優(yōu)控制功能模塊；
所述主動(dòng)轉(zhuǎn)向最優(yōu)控制功能模塊為將方向盤轉(zhuǎn)角傳感器輸出信號(hào)的 前饋增益值、駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向控制器輸出信號(hào)的前饋增益值以及狀態(tài)偏差 控制功能模塊的反饋增益值加權(quán)合成后，對(duì)前輪轉(zhuǎn)向控制器和后輪轉(zhuǎn)向控 制器進(jìn)行控制的控制模塊。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)，1、設(shè)計(jì)新穎且控制關(guān)系合理、 功能齊全、控制精度高。2、在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中，通過(guò)本發(fā)明對(duì)四輪轉(zhuǎn)向汽車進(jìn)行控制，能對(duì)被控車體的車體側(cè)偏角進(jìn)行有效調(diào)整，使得經(jīng)調(diào)整被控車 體的車體側(cè)偏角角度很小，因而能有效避免車輛高速過(guò)彎時(shí)較易出現(xiàn)的車 身姿態(tài)不良問(wèn)題，也就是說(shuō)能有效減少車體的后部擺尾情形，并能改善駕 駛員的目視條件，減少了交通事故發(fā)生的可能性。3、本發(fā)明能夠控制車 體具有合適的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，保證了車輛能跟隨預(yù)期的道路軌跡行駛，因而 對(duì)車輛的高速行駛穩(wěn)定性具有良好的輔助駕駛功能，大大提高了行駛安全 性。4、本發(fā)明通過(guò)后輪主動(dòng)參與車輛轉(zhuǎn)向，縮短了后軸地面?zhèn)认蛄Ξa(chǎn)生 的滯后，減小了車輛對(duì)駕駛員搡縱指令的反應(yīng)時(shí)間并提高了反應(yīng)的準(zhǔn)確
性，改善了車輛的搡縱性。5、釆用卡爾曼濾波估計(jì)技術(shù)進(jìn)行車體側(cè)偏角
與轉(zhuǎn)動(dòng)角速度實(shí)時(shí)信號(hào)的軟測(cè)量，減少了對(duì)車體側(cè)偏角傳感器與檢測(cè)車體 轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的車載陀螺儀的需要，降低了傳感器使用成本。綜上，本發(fā)明 結(jié)構(gòu)合理且成本低廉，在有效改善汽車轉(zhuǎn)向時(shí)的路徑跟蹤精度的同時(shí)，也
能夠?qū)Ω咚傩旭偳闆r下的駕駛員轉(zhuǎn)向操作發(fā)揮智能輔助作用；并且在減少
轉(zhuǎn)向時(shí)車體質(zhì)心側(cè)偏角的同時(shí)，又保證了汽車轉(zhuǎn)動(dòng)角速度與駕駛員期望的
一致性，有利于汽車高速行駛時(shí)的操縱穩(wěn)定性控制，大大提高了汽車高速 行駛時(shí)的主動(dòng)安全性和汽車在會(huì)車、超車以及緊急避讓時(shí)的安全性。 下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明的電路框圖。
圖2為本發(fā)明電子控制單元的控制原理圖。 附圖標(biāo)記說(shuō)明
l一狀態(tài)信號(hào)測(cè)量裝置； 2 —電子控制單元； 3—前輪轉(zhuǎn)向控制器； 4一后輪轉(zhuǎn)向控制器； 5—行駛速度傳感器；6—方向盤轉(zhuǎn)角傳感器； 7 —駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向控制8 —縱向加速度傳感9一側(cè)向加速度傳感器；
器； 器'，
IO —車輛實(shí)際轉(zhuǎn)向控制ll一狀態(tài)偏差控制功12 —主動(dòng)轉(zhuǎn)向最優(yōu)控制器； 能模塊； 功能模塊；
13—四輪轉(zhuǎn)向汽車；"一駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向
控制器。
具體實(shí)施例方式
如圖i所示，本發(fā)明包括實(shí)時(shí)對(duì)駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的駕駛 員預(yù)定轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置、實(shí)時(shí)對(duì)車輛實(shí)際轉(zhuǎn)向狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的實(shí)際轉(zhuǎn)向檢測(cè) 裝置，以及對(duì)所述駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置和實(shí)際轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置所檢測(cè)信
號(hào)進(jìn)行分析比較并相應(yīng)對(duì)前輪轉(zhuǎn)向控制器3和后輪轉(zhuǎn)向控制器4進(jìn)行控制 的電子控制單元2;所述駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置和實(shí)際轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置均 與電子控制單元2相接。所述駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置和實(shí)際轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝 置組成狀態(tài)信號(hào)測(cè)量裝置l。
本實(shí)施例中，所述駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置包括實(shí)時(shí)對(duì)方向盤轉(zhuǎn)角進(jìn) 行檢測(cè)的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6、實(shí)時(shí)對(duì)車輛行駛速度進(jìn)行檢測(cè)的行駛速度 傳感器5，以及駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向控制器7。所述駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向控制器7 為根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6和行駛速度傳感器5所檢測(cè)信號(hào)并結(jié)合推算得 出的車輛理想轉(zhuǎn)向模型14,相應(yīng)分析處理得出駕駛員預(yù)定車體質(zhì)心側(cè)偏角 與預(yù)定車體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的控制器。所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6和行駛速度傳 感器5均接駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向控制器7。其中，車體質(zhì)心側(cè)偏角是指車體質(zhì) 心實(shí)時(shí)速度方向與車體縱向?qū)ΨQ軸線的夾角，車體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度是指繞過(guò)車 體質(zhì)心垂直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。其中，所述車輛理想轉(zhuǎn)向模型14由行駛 速度傳感器5與方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6所檢測(cè)信號(hào)推算得出。
其中，所述駕駛員預(yù)定車體質(zhì)心側(cè)偏角與預(yù)定車體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，即為 汽車轉(zhuǎn)向過(guò)程中的預(yù)定轉(zhuǎn)向狀態(tài)值。
所述實(shí)際轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置包括實(shí)時(shí)對(duì)車體縱向加速度進(jìn)行檢測(cè)的縱向 加速度傳感器8、實(shí)時(shí)對(duì)車體側(cè)向加速度進(jìn)行檢測(cè)的側(cè)向加速度傳感器9、 實(shí)時(shí)對(duì)車輛行駛速度進(jìn)行檢測(cè)的行駛速度傳感器5,以及車輛實(shí)際轉(zhuǎn)向控
8制器10。所述車輛實(shí)際轉(zhuǎn)向控制器10為根據(jù)縱向加速度傳感器8、側(cè)向
加速度傳感器9和行駛速度傳感器5所檢測(cè)信號(hào)并結(jié)合推算得出的車輛動(dòng)
力學(xué)模型，利用卡爾曼遞推濾波方法相應(yīng)分析處理得出實(shí)際車體質(zhì)心側(cè)偏 角與實(shí)際車體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的控制器。
所述縱向加速度傳感器8、側(cè)向加速度傳感器9和行駛速度傳感器5 均接車輛實(shí)際轉(zhuǎn)向控制器10。所述縱向加速度傳感器8與側(cè)向加速度傳感 器9均安裝在車體質(zhì)心。
其中，所述汽車轉(zhuǎn)向過(guò)程中的實(shí)際車體質(zhì)心側(cè)偏角與實(shí)際車體轉(zhuǎn)動(dòng)角 速度，即為實(shí)際轉(zhuǎn)向狀態(tài)值。具體確定實(shí)際轉(zhuǎn)向狀態(tài)值時(shí)，先利用縱向加 速度傳感器8、側(cè)向加速度傳感器9和行駛速度傳感器5三者所檢測(cè)的信 號(hào)，來(lái)確定各個(gè)輪胎在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中所實(shí)際承受的垂直載荷；再由上述計(jì)算 結(jié)果且按照輪胎模型，計(jì)算此時(shí)地面可提供的轉(zhuǎn)彎力(即輪胎側(cè)向力)， 然后根據(jù)輪胎側(cè)向力與車輛狀態(tài)變量的動(dòng)力學(xué)關(guān)系計(jì)算車輛的實(shí)際轉(zhuǎn)向 狀態(tài)值。在實(shí)際轉(zhuǎn)向狀態(tài)值計(jì)算過(guò)程中，具體是用卡爾曼濾波方法進(jìn)行計(jì) 算。上述卡爾曼濾波方法是一種在前一時(shí)刻狀態(tài)估計(jì)值的基礎(chǔ)上，根據(jù)當(dāng) 前時(shí)刻的測(cè)量值，遞推得到當(dāng)前時(shí)刻狀態(tài)估計(jì)值的遞推線性最小方差估計(jì) 技術(shù)。
所述電子控制單元2包括對(duì)駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向控制器7和車輛實(shí)際轉(zhuǎn)向 控制器IO所輸出信號(hào)進(jìn)行比較和偏差運(yùn)算的狀態(tài)偏差控制功能模塊11， 以及依據(jù)最優(yōu)控制方法相應(yīng)對(duì)前輪轉(zhuǎn)向控制器3和后輪轉(zhuǎn)向控制器4進(jìn)行 控制的主動(dòng)轉(zhuǎn)向最優(yōu)控制功能模塊12。所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6、駕駛員 預(yù)定轉(zhuǎn)向控制器7和狀態(tài)偏差控制功能模塊11均接主動(dòng)轉(zhuǎn)向最優(yōu)控制功 能模塊12。
所述主動(dòng)轉(zhuǎn)向最優(yōu)控制功能模塊12為將方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6輸出信 號(hào)的前饋增益值、駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向控制器7輸出信號(hào)的前饋增益值以及狀 態(tài)偏差控制功能模塊11的反饋增益值加權(quán)合成后，對(duì)前輪轉(zhuǎn)向控制器3 和后輪轉(zhuǎn)向控制器4進(jìn)行控制的控制模塊。結(jié)合圖2,所述電子控制單元2由兩個(gè)前饋環(huán)節(jié)和一個(gè)反饋環(huán)節(jié)組成，
其最優(yōu)控制的實(shí)質(zhì)是駕駛員按照正常駕駛傳統(tǒng)前輪轉(zhuǎn)向汽車的方式，根
據(jù)實(shí)際道路情況和車輛運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的反饋信息，對(duì)四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向汽車即四輪
轉(zhuǎn)向汽車13的方向盤進(jìn)行操作。在車輛行駛過(guò)程中，電子控制單元2首 先將由方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6檢測(cè)確定的方向盤轉(zhuǎn)角&，通過(guò)給定轉(zhuǎn)向傳動(dòng) 比i,轉(zhuǎn)換為作為電子控制單元2即最優(yōu)控制器參考輸入的參考前輪轉(zhuǎn)角 Sf',并且以跟蹤車輛理想轉(zhuǎn)向模型14的轉(zhuǎn)向狀態(tài)為目標(biāo)，利用最優(yōu)控制 算法計(jì)算車輛需要的實(shí)際前、后輪轉(zhuǎn)角5f與&，并相應(yīng)對(duì)前輪轉(zhuǎn)向控制器 3和后輪轉(zhuǎn)向控制器4進(jìn)行控制，用于實(shí)際控制四輪轉(zhuǎn)向汽車13完成轉(zhuǎn)向 運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，相應(yīng)精確完成轉(zhuǎn)向過(guò)程的路徑跟蹤任務(wù)，盡量減少車輛的側(cè) 向滑移，保持車身良好姿態(tài)。其中，^一方向盤轉(zhuǎn)角，可通過(guò)所給定的轉(zhuǎn) 向傳動(dòng)比i轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的參考前輪轉(zhuǎn)角Sf' (S/=Sw/i) ; Xd—駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn) 向狀態(tài)信號(hào)(包含駕駛員預(yù)定車體質(zhì)心側(cè)偏角與預(yù)定車體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度信 號(hào))；X—車輛實(shí)際轉(zhuǎn)向狀態(tài)信號(hào)(包含實(shí)際車體質(zhì)心側(cè)偏角與實(shí)際車體 轉(zhuǎn)動(dòng)角速度信號(hào))；e—車輛實(shí)際轉(zhuǎn)向狀態(tài)信號(hào)與駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向狀態(tài)信 號(hào)的偏差；r一狀態(tài)誤差e的反饋增益矩陣；f為理想車輛模型狀態(tài)XJ卩 駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向狀態(tài)信號(hào)的前饋增益矩陣；r為參考前輪轉(zhuǎn)角S/的前饋增 益矩陣；U—最優(yōu)控制器輸出信號(hào)(包含前、后輪轉(zhuǎn)角Sf與&)。
本發(fā)明的工作過(guò)程是當(dāng)車輛轉(zhuǎn)向時(shí)，首先由狀態(tài)信號(hào)測(cè)量裝置1， 實(shí)時(shí)檢測(cè)確定汽車轉(zhuǎn)向過(guò)程中的實(shí)際轉(zhuǎn)向狀態(tài)值和駕駛員期望的預(yù)定轉(zhuǎn) 向狀態(tài)值。
隨后，狀態(tài)信號(hào)測(cè)量裝置1將其所得出的車輛實(shí)際轉(zhuǎn)向狀態(tài)信號(hào)與駕 駛員期望的轉(zhuǎn)向狀態(tài)信號(hào)輸送至電子控制單元2中內(nèi)嵌的狀態(tài)偏差控制功
能模塊11,狀態(tài)偏差控制功能模塊11通過(guò)對(duì)上述兩種狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行比較 與分析后得出二者狀態(tài)偏差值，并實(shí)時(shí)輸送至電子控制單元2中內(nèi)嵌的主 動(dòng)轉(zhuǎn)向最優(yōu)控制功能模塊12,主動(dòng)轉(zhuǎn)向最優(yōu)控制功能模塊12根據(jù)方向盤 轉(zhuǎn)角傳感器6實(shí)時(shí)檢測(cè)信號(hào)和上述狀態(tài)偏差值通過(guò)最優(yōu)控制方法確定最優(yōu)的汽車前輪轉(zhuǎn)角與后輪轉(zhuǎn)角，并對(duì)前輪轉(zhuǎn)角控制器3與后輪轉(zhuǎn)角控制器4 進(jìn)行相應(yīng)控制，以實(shí)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)彎過(guò)程中減小車體側(cè)偏角與改善轉(zhuǎn)彎過(guò)多或 轉(zhuǎn)彎不足的控制目的，最終達(dá)到改善汽車操縱性與提高轉(zhuǎn)向安全性的目的。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是 變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種汽車四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向操縱控制系統(tǒng)，其特征在于包括實(shí)時(shí)對(duì)駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置、實(shí)時(shí)對(duì)車輛實(shí)際轉(zhuǎn)向狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的實(shí)際轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置，以及對(duì)所述駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置和實(shí)際轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置所檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析比較并相應(yīng)對(duì)前輪轉(zhuǎn)向控制器(3)和后輪轉(zhuǎn)向控制器(4)進(jìn)行控制的電子控制單元(2)；所述駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置和實(shí)際轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置均與電子控制單元(2)相接。
2. 按照權(quán)利要求l所述的汽車四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向操縱控制系統(tǒng)，其特征在 于所述駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置包括實(shí)時(shí)對(duì)方向盤轉(zhuǎn)角進(jìn)行檢測(cè)的方向 盤轉(zhuǎn)角傳感器(6 )、實(shí)時(shí)對(duì)車輛行駛速度進(jìn)行檢測(cè)的行駛速度傳感器(5 )， 以及駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向控制器(7);所述駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向控制器(7)為根 據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器(6)和行駛速度傳感器(5)所檢測(cè)信號(hào)并結(jié)合推算 得出的車輛理想轉(zhuǎn)向模型(14),相應(yīng)分析處理得出駕駛員預(yù)定車體質(zhì)心 側(cè)偏角與預(yù)定車體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的控制器；所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器(6)和行駛速度傳感器(5)均接駕駛員預(yù)定 轉(zhuǎn)向控制器(7)。
3. 按照權(quán)利要求2所述的汽車四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向操縱控制系統(tǒng)，其特征在 于所述實(shí)際轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置包括實(shí)時(shí)對(duì)車體縱向加速度進(jìn)行檢測(cè)的縱向加 速度傳感器(8)、實(shí)時(shí)對(duì)車體側(cè)向加速度進(jìn)行檢測(cè)的側(cè)向加速度傳感器(9)、實(shí)時(shí)對(duì)車輛行駛速度進(jìn)行檢測(cè)的行駛速度傳感器(5)，以及車輛 實(shí)際轉(zhuǎn)向控制器(10);所述車輛實(shí)際轉(zhuǎn)向控制器(10)為根據(jù)縱向加速 度傳感器(8)、側(cè)向加速度傳感器(9)和行駛速度傳感器(5)所檢測(cè) 信號(hào)并結(jié)合推算得出的車輛動(dòng)力學(xué)模型，利用卡爾曼遞推濾波方法相應(yīng)分 析處理得出實(shí)際車體質(zhì)心側(cè)偏角與實(shí)際車體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的控制器；所述縱向加速度傳感器(8)、側(cè)向加速度傳感器(9)和行駛速度傳 感器(5)均接車輛實(shí)際轉(zhuǎn)向控制器(10);所述縱向加速度傳感器(8)與側(cè)向加速度傳感器(9)均安裝在車體質(zhì)心。
4.按照權(quán)利要求3所述的汽車四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向搡縱控制系統(tǒng)，其特征在 于所述電子控制單元(2)包括對(duì)駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向控制器(7)和車輛實(shí) 際轉(zhuǎn)向控制器(10)所輸出信號(hào)進(jìn)行比較和偏差運(yùn)算的狀態(tài)偏差控制功能 模塊(11)，以及依據(jù)最優(yōu)控制方法相應(yīng)對(duì)前輪轉(zhuǎn)向控制器(3)和后輪 轉(zhuǎn)向控制器(4)進(jìn)行控制的主動(dòng)轉(zhuǎn)向最優(yōu)控制功能模塊(12);所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器(6)、駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向控制器(7)和狀態(tài)偏 差控制功能模塊(11)均接主動(dòng)轉(zhuǎn)向最優(yōu)控制功能模塊(12);所述主動(dòng)轉(zhuǎn)向最優(yōu)控制功能模塊(12)為將方向盤轉(zhuǎn)角傳感器(6) 輸出信號(hào)的前饋增益值、駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向控制器(7)輸出信號(hào)的前饋增 益值以及狀態(tài)偏差控制功能模塊(11)的反饋增益值加權(quán)合成后，對(duì)前輪 轉(zhuǎn)向控制器(3)和后輪轉(zhuǎn)向控制器(4)進(jìn)行控制的控制模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種汽車四輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向操縱控制系統(tǒng)，包括實(shí)時(shí)對(duì)駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置、實(shí)時(shí)對(duì)車輛實(shí)際轉(zhuǎn)向狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的實(shí)際轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置，以及對(duì)所述駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置和實(shí)際轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置所檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析比較并相應(yīng)對(duì)前輪轉(zhuǎn)向控制器和后輪轉(zhuǎn)向控制器進(jìn)行控制的電子控制單元；所述駕駛員預(yù)定轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置和實(shí)際轉(zhuǎn)向檢測(cè)裝置均與電子控制單元相接。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理且使用操作簡(jiǎn)便，能有效改善四輪轉(zhuǎn)向汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的操縱性問(wèn)題，大大提高了汽車在會(huì)車、超車和彎道行駛時(shí)的安全性。
文檔編號(hào)B62D6/00GK101537853SQ200910021369
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月4日
發(fā)明者 張, 峰 杜, 林廣宇, 偉 趙, 趙凱輝, 趙建有, 邱兆文, 濤 陳, 朗 魏 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)