CN105015617A - 商用车后轮转向控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种商用车后轮转向控制方法，包括以下步骤：当接收到用户发出的转向信号时，获取车身的当前倾角值和当前车速值；判断当前车速值是否小于安全车速阈值；如当前倾角值小于安全倾角阈值且当前车速值小于安全车速阈值，则获取方向盘角度信号，根据获取的方向盘角度信号通过前馈加PID的控制算法计算目标后轮转角值后，根据所述目标后轮转角值控制执行机构进行后轮转向；如当前车速值大于或等于安全车速阈值，则锁定商用车的后轮使其无法转向。本发明提出的商用车后轮转向控制方法，在车速低于安全车速阈值时，才进行后轮转向，从而保证了商用车在低速行驶时的机动性和灵活性。

Description

商用车后轮转向控制方法及其装置

技术领域

本发明涉及汽车转向控制技术领域，尤其涉及一种商用车后轮转向控制方法及其装置。

背景技术

四轮转向车辆除了传统的以前轮为转向轮外，后两轮也是转向轮。四轮转向作为汽车底盘控制领域的革命性技术，能极大改善汽车的操纵稳定性和机动性。目前，四轮转向技术已经运用到一些小型车辆上，但对于商用车领域国内却少有涉足。四轮转向技术对于提高商用车的机动性和操纵稳定性具有非常重要的意义，尤其是在特种商用车领域。

但是，现有的四轮转向技术在低速控制时，其灵活性和机动性都有待提高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种商用车后轮转向控制方法及其装置，旨在提高其低速时的机动性和灵活性。

为实现上述目的，本发明提供一种商用车后轮转向控制方法，包括以下步骤：

当接收到用户发出的转向信号时，获取车身的当前倾角值和当前车速值；

判断当前车速值是否小于安全车速阈值；

如当前倾角值小于安全倾角阈值且当前车速值小于安全车速阈值，则获取方向盘角度信号，根据获取的方向盘角度信号通过前馈加PID的控制算法计算目标后轮转角值后，根据所述目标后轮转角值控制执行机构进行后轮转向；

如当前车速值大于或等于安全车速阈值，则锁定商用车的后轮使其无法转向。

优选地，所述获取方向盘角度信号，根据获取的方向盘角度信号通过前馈加PID的控制算法计算目标后轮转角值后，根据所述目标后轮转角值控制执行机构进行后轮转向的步骤具体包括：

获取当前方向盘角度值、方向盘角速度值、方向盘角加速度值以及当前后轮转角值；

根据所述方向盘角度值、方向盘角速度值、方向盘角加速度值以及当前后轮转角值，通过前馈加PID的控制算法计算得到目标后轮转角值，根据方向盘角度值和当前后轮转角值计算目标调整差值e；

当e_max≧e≧e_min时，保持当前后轮的转向角度，其中，e_min为负数且e_max为正数；

当|b|≤|e|且|b|>e_max时，提示用户当前工作异常；

当e＜e_min或e>e_max且|b|>|e|时，根据所述目标后轮转角值调整后轮的转向，并执行所述获取当前方向盘角度值、方向盘角速度值、方向盘角加速度值以及当前后轮转角值的步骤。

优选地，在所述判断当前车速值是否大于安全车速阈值的步骤之前还包括：

判断用于测量车身的当前倾角值、当前车速值、方向盘角度值、方向盘角速度值和方向盘角加速度值的所有传感器是否正常工作；

若所有传感器均正常工作，则执行所述判断当前车速值是否大于安全车速阈值的步骤；

若存在传感器工作异常，则发出传感器工作错误警报以提示用户。

优选地，所述传感器还包括用于测量液压压力的传感器。

优选地，所述锁定商用车的后轮使其无法转向的步骤之后还包括：

发出当前车速超速警报以提示用户。

本发明进一步提出一种商用车后轮转向控制装置，包括：

获取模块，用于当接收到用户发出的转向信号时，获取车身的当前倾角值和当前车速值；

车速判断模块，用于判断当前车速值是否小于安全车速阈值；

后轮转向计算和控制模块，用于在当前倾角值小于安全倾角阈值且当前车速值小于安全车速阈值时，获取方向盘角度信号，根据获取的方向盘角度信号通过前馈加PID的控制算法计算目标后轮转角值后，根据所述目标后轮转角值控制执行机构进行后轮转向；

后轮锁定模块，用于在当前车速值大于或等于安全车速阈值时，锁定商用车的后轮使其无法转向。

优选地，所述后轮转向计算和控制模块包括：

获取单元，用于获取当前方向盘角度值、方向盘角速度值、方向盘角加速度值以及当前后轮转角值；

计算单元，用于根据所述方向盘角度值、方向盘角速度值、方向盘角加速度值以及当前后轮转角值通过前馈加PID的控制算法计算得到目标后轮转角值，并根据方向盘角度值和当前后轮转角值计算目标调整差值e；

提示单元，用于当|b|≤|e|且|b|>e_max时，提示用户当前工作异常；

调整单元，用于当e＜e_min或e>e_max且|b|>|e|时，根据所述目标后轮转角值调整后轮的转向；

控制单元，用于当e_max≧e≧e_min时，保持当前后轮的转向角度，其中，e_min为负数且e_max为正数。

优选地，商用车后轮转向控制装置还包括：

传感器工作判断模块，用于判断用于测量车身的当前倾角值、当前车速值、方向盘角度值、方向盘角速度值和方向盘角加速度值的所有传感器是否正常工作；

车速判断模块还用于当所有传感器均正常工作时，判断当前车速值是否大于安全车速阈值；

所述提示单元还用于在传感器工作异常时，发出传感器工作错误警报以提示用户。

优选地，所述传感器还包括用于测量液压压力的传感器。

优选地，所述提示单元还用于在锁定商用车的后轮使其无法转向后，发出当前车速超速警报以提示用户。

本发明提出的商用车后轮转向控制方法，在车速低于安全车速阈值时，才进行后轮转向，从而保证了商用车在低速行驶时的机动性和灵活性。另外，根据方向盘角度值、方向盘角速度值、方向盘角加速度值以及当前后轮转角值，通过前馈加PID的控制算法计算得到目标后轮转角值，使用足够多的数据信号来辅助后轮转向工作，保证了控制的精确和可靠性。另外，使用PID控制算法减少了控制器的运算强度，同时系统也具有较强的适应性、鲁棒性和抗干扰能力。

附图说明

图1为本发明商用车后轮转向控制方法第一实施例的流程示意图；

图2为图1所示的步骤S30的细化流程示意图；

图3为本发明商用车后轮转向控制方法第二实施例的流程示意图；

图4为本发明商用车后轮转向控制方法第三实施例的流程示意图；

图5为本发明商用车后轮转向控制装置优选实施例的结构示意图；

图6为图5所示的后轮转向计算和控制模块的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，图1为本发明商用车后轮转向控制方法第一实施例的流程示意图。

本发明提出的商用车后轮转向控制方法的第一实施例。本实施例中，商用车后轮转向控制方法，包括以下步骤：

步骤S10，当接收到用户发出的转向信号时，获取车身的当前倾角值和当前车速值；

转向信号包括有同侧转向信号和异侧转向信号。通过三轴倾角传感器获取车身的当前倾角值，通过车速测量传感器可获取当前车速值。

用户通过按键可分别选择两种工作模式，即同侧转向模式及异侧转向模式。当用户选择模式后，相应产生转向信号。对中模式下仅前轮可转向。

步骤S20，判断当前车速值是否小于安全车速阈值；如当前倾角值小于安全倾角阈值且当前车速值小于安全车速阈值，则执行步骤S30；如当前车速值大于或等于安全车速阈值，则执行步骤S40。

商用车一般载有货物，为防止车身在四轮转向过程中出现倾倒，对车身倾角的检查非常有必要。

步骤S30，获取方向盘角度信号，根据获取的方向盘角度信号通过前馈加PID的控制算法计算目标后轮转角值后，根据所述目标后轮转角值控制执行机构(主要是电磁阀和电机)进行后轮转向；

具体地，参照图2，步骤S30包括：

步骤S301，获取当前方向盘角度值、方向盘角速度值、方向盘角加速度值以及当前后轮转角值；

步骤S302，根据所述方向盘角度值、方向盘角速度值、方向盘角加速度值(方向盘转角传感器来采集方向盘的角度值、角速度值以及角加速度值)，以及当前后轮转角值(通过光编码器获取伺服电机的转角，再推算获得后轮转角值)，通过前馈加PID的控制算法计算得到目标后轮转角值(计算得到的目标后轮转角值用于生成控制执行机构的信号，如电机的转向、转角以及转速)，根据方向盘角度值和当前后轮转角值计算目标调整差值e；

当|b|≤|e|且|b|>e_max时，执行步骤S303；当e_max≧e≧e_min时，执行步骤S304；当e＜e_min或e>e_max且|b|>|e|时，执行步骤S305，并返回执行步骤S301。

步骤S303，提示用户当前工作异常；

步骤S304，保持当前后轮的转向角度；

步骤S305，根据所述目标后轮转角值调整后轮的转向。

本实施例中，具体通过以下公式计算得到目标后轮转角值：

首先计算目标调整差值e＝θ_in*K_θ-θ_out1  (1)

其中，θ_in为方向盘角度值，K_θ为比例系数，θ_out1为当前后轮转角值(即通过后轮角度传感器实际测得的值)。

e经过比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)后得到u，具体计算公式如下：

$u\left(t\right)=K_p\[e\left(t\right)+\frac{1}{T_I}\∫e\left(t\right)dt+T_D\frac{de\left(t\right)}{dt}\]---\left(2\right);$

其中，T_I为积分常数，T_D为微分常数，K_p为比例系数。

最后计算目标后轮转角值θ_out2＝u+α_ω*K_α+ω*K_ω  (3)；

公式(3)中，α_ω为方向盘角加速度值，ω为方向盘角度值，K_α和K_ω为比例常数。

经过上述算法得出的目标后轮转角值与实际测得的当前后轮转角值有差距，因此，上述算法会不停的循环计算(算法结束的条件为e_max≧e≧e_min，即为，以避免目标调整差值e的不断震荡)。

当e_max≧e≧e_min时，e_min为负数e_max为正数，停止调整后轮的转向值(e可正可负)。

当|b|≤|e|且|b|>e_max时(b可正可负)，说明此时方向盘角度值与当前后轮转角值差距很大，转向过程发生异常。

当e＜e_min或e>e_max且|b|>|e|时，说明后轮未转向到位，因此，需要根据目标后轮转角值调整后轮的转向，直到e_max≧e≧e_min时停止转向。

本实施例提出的商用车后轮转向控制方法，在车速低于安全车速阈值时，才进行后轮转向，从而保证了商用车在低速行驶时的机动性和灵活性。另外，根据方向盘角度值、方向盘角速度值、方向盘角加速度值以及当前后轮转角值，通过前馈加PID的控制算法计算得到目标后轮转角值，使用足够多的数据信号来辅助后轮转向工作，保证了控制的精确和可靠性。另外，使用所述控制算法减少了控制器的运算强度，同时系统也具有较强的适应性、鲁棒性和抗干扰能力。

参照图3，图3为本发明商用车后轮转向控制方法第二实施例的流程示意图。

基于上述实施例，本发明提出商用车后轮转向控制方法的第二实施例。本实施例与上述第一实施例不同的是，步骤S10之前还包括：

步骤S01，判断用于测量车身的当前倾角值、当前车速值、方向盘角度值、方向盘角速度值和方向盘角加速度值的所有传感器是否正常工作；若所有传感器均正常工作，则执行步骤S10；若存在传感器工作异常，则执行步骤S02；

传感器还包括用于测量液压压力的传感器。当传感器检测到液压系统油压异常时，则及时报警以提供用户。

步骤S02，发出传感器工作错误警报以提示用户。

在存在传感器工作异常时，发出传感器工作错误警报以提示用户，并反复采集数据，直至数据正常。

参照图4，图4为本发明商用车后轮转向控制方法第三实施例的流程示意图。

基于上述实施例，本发明提出商用车后轮转向控制方法的第三实施例。本实施例与上述第一实施例不同的是，步骤S40之后还包括：

步骤S50，发出当前车速超速警报以提示用户。

发出当前车速超速警报提示用户，这样，当后轮无法转向时，用户可知道是因为车速超速引起的，而不是汽车出现故障。

本发明进一步提出一种商用车后轮转向控制装置。

参照图5，图5为本发明商用车后轮转向控制装置优选实施例的结构示意图。

本优选实施例中，商用车后轮转向控制装置包括：

获取模块10，用于当接收到用户发出的转向信号时，获取车身的当前倾角值和当前车速值；

车速判断模块20，用于判断当前车速值是否小于安全车速阈值；

后轮转向计算和控制模块30，用于在当前倾角值小于安全倾角阈值且当前车速值小于安全车速阈值时，获取方向盘角度信号，根据获取的方向盘角度信号通过前馈加PID的控制算法计算目标后轮转角值后，根据所述目标后轮转角值控制执行机构进行后轮转向；

后轮锁定模块40，用于在当前车速值大于或等于安全车速阈值时，锁定商用车的后轮使其无法转向。

进一步地，本商用车后轮转向控制装置还包括：

传感器工作判断模块50，用于判断用于测量车身的当前倾角值、当前车速值、方向盘角度值、方向盘角速度值和方向盘角加速度值的所有传感器是否正常工作；

车速判断模块20还用于当所有传感器均正常工作时，判断当前车速值是否大于安全车速阈值；

提示单元303，用于在传感器工作异常时，发出传感器工作错误警报以提示用户。

具体地，参照图6，后轮转向计算和控制模块30包括：

获取单元301，用于获取当前方向盘角度值、方向盘角速度值、方向盘角加速度值以及当前后轮转角值；

计算单元302，用于根据所述方向盘角度值、方向盘角速度值、方向盘角加速度值以及当前后轮转角值通过前馈加PID的控制算法计算得到目标后轮转角值，并根据方向盘角度值和当前后轮转角值计算目标调整差值e；

提示单元303，用于当|b|≤|e|且|b|>e_max时，提示用户当前工作异常；

调整单元304，用于当e＜e_min或e>e_max且|b|>|e|时，根据所述目标后轮转角值调整后轮的转向；

控制单元305，用于当e_max≧e≧e_min时，保持当前后轮的转向角度，其中，e_min为负数且e_max为正数。

传感器还包括用于测量液压压力的传感器。

进一步地，提示单元303还用于在锁定商用车的后轮使其无法转向后，发出当前车速超速警报以提示用户。

本实施例提出的商用车后轮转向控制装置，在车速低于安全车速阈值时，才进行后轮转向，从而保证了商用车在低速行驶时的机动性和灵活性。另外，根据方向盘角度值、方向盘角速度值、方向盘角加速度值以及当前后轮转角值，通过前馈加PID的控制算法计算得到目标后轮转角值，使用足够多的数据信号来辅助后轮转向工作，保证了控制的精确和可靠性。另外，使用PID控制算法减少了控制器的运算强度，同时也使本装置也具有较强的适应性、鲁棒性和抗干扰能力。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种商用车后轮转向控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

当接收到用户发出的转向信号时，获取车身的当前倾角值和当前车速值；

判断当前车速值是否小于安全车速阈值；

如当前倾角值小于安全倾角阈值且当前车速值小于安全车速阈值，则获取方向盘角度信号，根据获取的方向盘角度信号通过前馈加PID的控制算法计算目标后轮转角值后，根据所述目标后轮转角值控制执行机构进行后轮转向；

如当前车速值大于或等于安全车速阈值，则锁定商用车的后轮使其无法转向。

2.如权利要求1所述的商用车后轮转向控制方法，其特征在于，所述获取方向盘角度信号，根据获取的方向盘角度信号通过前馈加PID的控制算法计算目标后轮转角值后，根据所述目标后轮转角值控制执行机构进行后轮转向的步骤具体包括：

获取当前方向盘角度值、方向盘角速度值、方向盘角加速度值以及当前后轮转角值；

根据所述方向盘角度值、方向盘角速度值、方向盘角加速度值以及当前后轮转角值，通过前馈加PID的控制算法计算得到目标后轮转角值，根据方向盘角度值和当前后轮转角值计算目标调整差值e；

当e_max≧e≧e_min时，保持当前后轮的转向角度，其中，e_min为负数且e_max为正数；

当|b|≤|e|且|b|>e_max时，提示用户当前工作异常；

当e＜e_min或e>e_max且|b|>|e|时，根据所述目标后轮转角值调整后轮的转向，并执行所述获取当前方向盘角度值、方向盘角速度值、方向盘角加速度值以及当前后轮转角值的步骤。

3.如权利要求1所述的商用车后轮转向控制方法，其特征在于，在所述判断当前车速值是否大于安全车速阈值的步骤之前还包括：

判断用于测量车身的当前倾角值、当前车速值、方向盘角度值、方向盘角速度值和方向盘角加速度值的所有传感器是否正常工作；

若所有传感器均正常工作，则执行所述判断当前车速值是否大于安全车速阈值的步骤；

若存在传感器工作异常，则发出传感器工作错误警报以提示用户。

4.如权利要求3所述的商用车后轮转向控制方法，其特征在于，所述传感器还包括用于测量液压压力的传感器。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的商用车后轮转向控制方法，其特征在于，所述锁定商用车的后轮使其无法转向的步骤之后还包括：

发出当前车速超速警报以提示用户。

6.一种商用车后轮转向控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于当接收到用户发出的转向信号时，获取车身的当前倾角值和当前车速值；

车速判断模块，用于判断当前车速值是否小于安全车速阈值；

后轮转向计算和控制模块，用于在当前倾角值小于安全倾角阈值且当前车速值小于安全车速阈值时，获取方向盘角度信号，根据获取的方向盘角度信号通过前馈加PID的控制算法计算目标后轮转角值后，根据所述目标后轮转角值控制执行机构进行后轮转向；

后轮锁定模块，用于在当前车速值大于或等于安全车速阈值时，锁定商用车的后轮使其无法转向。

7.如权利要求6所述的商用车后轮转向控制装置，其特征在于，所述后轮转向计算和控制模块包括：

获取单元，用于获取当前方向盘角度值、方向盘角速度值、方向盘角加速度值以及当前后轮转角值；

计算单元，用于根据所述方向盘角度值、方向盘角速度值、方向盘角加速度值以及当前后轮转角值通过前馈加PID的控制算法计算得到目标后轮转角值，并根据方向盘角度值和当前后轮转角值计算目标调整差值e；

提示单元，用于当|b|≤|e|且|b|>e_max时，提示用户当前工作异常；

调整单元，用于当e＜e_min或e>e_max且|b|>|e|时，根据所述目标后轮转角值调整后轮的转向；

控制单元，用于当e_max≧e≧e_min时，保持当前后轮的转向角度，其中，e_min为负数且e_max为正数。

8.如权利要求7所述的商用车后轮转向控制装置，其特征在于，还包括：

传感器工作判断模块，用于判断用于测量车身的当前倾角值、当前车速值、方向盘角度值、方向盘角速度值和方向盘角加速度值的所有传感器是否正常工作；

车速判断模块还用于当所有传感器均正常工作时，判断当前车速值是否大于安全车速阈值；

所述提示单元还用于在传感器工作异常时，发出传感器工作错误警报以提示用户。

9.如权利要求8所述的商用车后轮转向控制装置，其特征在于，所述传感器还包括用于测量液压压力的传感器。

10.如权利要求8或9所述的商用车后轮转向控制装置，其特征在于，所述提示单元还用于在锁定商用车的后轮使其无法转向后，发出当前车速超速警报以提示用户。