CN108466615A - 一种车辆主动极限态稳定性控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明所述一种车辆主动极限态稳定性控制系统包括轮速传感器3、5、6、7和控制器1、运动状态传感器2及环境感知系统4。控制器1接收轮速传感器3、5、6、7和运动状态传感器2及环境感知系统4的信号，通过调用主动附着极限态控制算法，协调控制车辆的制动、驱动及转向，通过环境感知系统4实时感知的环境信息，在确保安全的情况下，使得车辆横摆角速度和质心侧偏角急剧增加，纵向车速快速减小，侧向车速增加；横摆角速度的增加使得车辆的横摆动能增加，平动动能减小，同时由于轮胎与地面处于物理附着极限，消耗大量车辆运动动能。车辆纵向速度得的减小以及横摆角的增大，达到紧急避撞或小半径转向的目的。

Description

一种车辆主动极限态稳定性控制系统

技术领域

本发明涉及车辆极限附着态主动稳定性控制技术，通过环境感知系统获得车辆运动状态及环境信息，通过主动极限态稳定性控制系统控制车辆转向、制动和驱动，保证极限运动工况下的行车安全性。

背景技术

当前ESP控制较好地解决了车轮与地面在附着极限内，相对滑动率较小时的车辆动力学系统稳定性控制问题。当若干车轮与地面超出附着极限，相对滑动率较大时，车辆进入附着极限运动状态，简称极限态，此时，车辆为强非线性动力性系统。对于强非线性动力性系统，现行ESP控制策略很难使车辆达到稳定性控制目标，甚至加速车辆失稳。其主要原因是由大角度转向、或高强度制动、驱动导致车轮与地面之间作用力超出了附着极限值，此时车辆的运动响应呈现强非线性，往往超出常规ESP可控制范围。因此，现行常规ESP系统很难对极限态中具有强非线性特性的车辆动力学系统进行有效控制。

本发明为解决上述极限运动状态下常规稳定性控制无法有效发挥作用的问题而提出，通过主动对车辆进行极限态稳定性控制，增强稳定性控制功能，保证行车安全性；另一方面，在紧急情况下，如紧急避撞时，可通过控制系统主动控制使车辆达到极限态，实现紧急安全转弯，避开障碍物。

发明内容

所述一种主动极限态稳定性控制系统包括轮速传感器3、5、6、7和控制器1、运动状态传感器2、环境感知系统4，如图1。控制器1接收轮速传感器3、5、6、7和运动状态传感器2、环境感知系统4的信号，通过调用主动附着极限态控制算法，协调控制车辆的制动、驱动及转向，通过环境感知系统4实时感知的环境信息，在确保安全的情况下，使得车辆横摆角速度和质心侧偏角急剧增加，纵向车速快速减小，侧向车速增加；横摆角速度的增加使得车辆的横摆动能增加，平动动能减小，同时由于轮胎与地面处于物理附着极限，消耗大量车辆运动动能。车辆纵向速度的减小以及横摆角的增大，达到紧急避撞或小半径转向的目的。

当需实现紧急避撞功能时，通过调用主动附着极限态控制算法，根据环境感知系统实时感知的环境信息，在确保安全的情况下，协调控制车辆的制动、驱动及转向，优先采用消耗车辆动能的操控，增加车辆的横摆角速度，使车辆平动动能快速减小，同时车辆的横摆运动导致车辆侧向滑动增大，快速消耗了车辆的横摆动能，使车辆快速停止运动，显著减小运动距离，达到避撞目的。

当需实现小半径过弯时，通过调用主动附着极限态控制算法，根据环境感知系统4实时感知的环境信息，在确保安全的情况下，协调控制车辆的制动、驱动及转向，针对不同车轮采用消耗车辆动能和增加车辆动能的操控，增加车辆的横摆角速度，使得车辆的横摆角快速增大，实现车辆小半径转向、90度急转、180度掉头、原地旋转等运动，提高了车辆的机动性。

附图说明

在附图中：

图1为本发明主动极限态稳定性控制系统结构示意图。图中，1为控制器，2为运动状态传感器，3为右侧前轮轮速传感器，4为环境感知系统，5为左侧前轮轮速传感器，6为左侧后轮轮速传感器，7为右侧后轮轮速传感器。

图2为本发明主动极限态稳定性控制系统原理图。图中，1为车辆进入主动附着极限态前的初始位置，2为车辆横摆角在90deg时车辆的位置，3为车辆完成180deg小半径转向的位置，4为车辆质心运动轨迹。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明。

主动极限态稳定性控制系统原理，如图2，车辆在位置1、位置2、位置3之间某位置停止运动为紧急避撞工况，车辆在位置1、位置2、位置3之间某位置达到预期行驶方向后恢复直行为小半径转弯工况。

通过环境感知系统4实时感知的环境信息，在确保安全的情况下，车辆由初始位置1通过调用主动附着极限态控制算法，协调控制车辆的制动、驱动及转向，优先采用消耗车辆动能的操控，增加车辆的横摆角速度，使车辆平动动能快速减小，同时车辆的横摆运动导致车辆侧向滑动增大，快速消耗了车辆的横摆动能，使车辆尽可能短距离内停止运动于位置1到位置3之间，实现紧急避撞功能。

通过环境感知系统实时感知的环境信息，在确保安全的情况下，车辆由初始位置1通过调用主动附着极限态控制算法，协调控制车辆的制动、驱动及转向，针对不同车轮采用消耗车辆动能和增加车辆动能的操控，增加车辆的横摆角速度，使得车辆的横摆角快速增大，达到位置1到位置3之间的某一预期行驶方向后恢复直行，实现车辆小半径转向、90度急转、180度掉头、原地旋转等运动，提高了车辆的机动性。

Claims (3)

1.所述一种车辆主动极限态稳定性控制系统包括轮速传感器3、5、6、7和控制器1、运动状态传感器2、环境感知系统4，如图1。控制器1接收轮速传感器3、5、6、7和运动状态传感器2、环境感知系统4的信号，通过调用主动附着极限态控制算法，协调控制车辆的制动、驱动及转向，通过环境感知系统4实时感知的环境信息，在确保安全的情况下，使得车辆横摆角速度和质心侧偏角急剧增加，纵向车速快速减小，侧向车速增加；横摆角速度的增加使得车辆的横摆动能增加，平动动能减小，同时由于轮胎与地面处于物理附着极限，消耗大量车辆运动动能。车辆纵向速度的减小以及横摆角的增大，达到紧急避撞或小半径转向的目的。

2.根据权利要求1所述达到紧急避撞的目的，其特征在于，当需实现紧急避撞功能时，通过调用主动附着极限态控制算法，根据环境感知系统实时感知的环境信息，在确保安全的情况下，协调控制车辆的制动、驱动及转向，优先采用消耗车辆动能的操控，增加车辆的横摆角速度，使车辆平动动能快速减小，同时车辆的横摆运动导致车辆侧向滑动增大，快速消耗了车辆的横摆动能，使车辆快速停止运动，显著减小运动距离，达到避撞目的。

3.根据权利要求1所述达到小半径转向的目的，其特征在于，当需实现小半径过弯时，通过调用主动附着极限态控制算法，根据环境感知系统4实时感知的环境信息，在确保安全的情况下，协调控制车辆的制动、驱动及转向，针对不同车轮采用消耗车辆动能和增加车辆动能的操控，增加车辆的横摆角速度，使得车辆的横摆角快速增大，实现车辆小半径转向、90度急转、180度掉头、原地旋转等运动，提高了车辆的机动性。