CN108528446A - 一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统 - Google Patents

一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108528446A
CN108528446A CN201810359438.7A CN201810359438A CN108528446A CN 108528446 A CN108528446 A CN 108528446A CN 201810359438 A CN201810359438 A CN 201810359438A CN 108528446 A CN108528446 A CN 108528446A
Authority
CN
China
Prior art keywords
vehicle
braking
control
suspension
early warning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810359438.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108528446B (zh
Inventor
张东
王慧文
宗长富
蔡超明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhaoqing University
Original Assignee
Zhaoqing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhaoqing University filed Critical Zhaoqing University
Priority to CN201810359438.7A priority Critical patent/CN108528446B/zh
Publication of CN108528446A publication Critical patent/CN108528446A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108528446B publication Critical patent/CN108528446B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/08—Active safety systems predicting or avoiding probable or impending collision or attempting to minimise its consequences
    • B60W30/09—Taking automatic action to avoid collision, e.g. braking and steering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/08—Active safety systems predicting or avoiding probable or impending collision or attempting to minimise its consequences
    • B60W30/095—Predicting travel path or likelihood of collision
    • B60W30/0953—Predicting travel path or likelihood of collision the prediction being responsive to vehicle dynamic parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • B60W40/105—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/12—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to parameters of the vehicle itself, e.g. tyre models
    • B60W40/13—Load or weight
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W2050/0001—Details of the control system
    • B60W2050/0002—Automatic control, details of type of controller or control system architecture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W2050/0001—Details of the control system
    • B60W2050/0002—Automatic control, details of type of controller or control system architecture
    • B60W2050/0008—Feedback, closed loop systems or details of feedback error signal
    • B60W2050/0011—Proportional Integral Differential [PID] controller
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2420/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
    • B60W2420/40—Photo, light or radio wave sensitive means, e.g. infrared sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2420/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
    • B60W2420/40—Photo, light or radio wave sensitive means, e.g. infrared sensors
    • B60W2420/403—Image sensing, e.g. optical camera
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2420/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
    • B60W2420/40—Photo, light or radio wave sensitive means, e.g. infrared sensors
    • B60W2420/408—Radar; Laser, e.g. lidar
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/22—Suspension systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统，在制动预警阶段，通过同时较大地降低主动悬架的前悬架和较小地降低主动悬架的后悬架这种方式，从而模拟车辆在制动过程中所产生的前倾动作，可减少紧急制动对驾驶员产生的冲击；较大地降低前悬架和较小地降低后悬架的预警方式不仅保持车辆制动前倾动作、降低了车辆的重心；在增强制动阶段，通过SMC滑膜控制算法以及PID算法控制主动悬架系统，使前后轴垂向载荷始终最大限度地接近优化算法计算出的理想垂向载荷力，最大限度地发挥ABS的作用，充分利用地面附着力，使车辆在紧急制动过程中达到最大的制动力及获得最短的制动距离，最大程度地保障驾乘人员及车辆的安全。

Description

一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统
技术领域
本发明涉及汽车安全技术领域，尤其是一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统。
背景技术
智能汽车是新一轮科技革命背景下的新兴技术，集中运用了现代传感技术、信息与通信技术、自动控制技术、计算机技术和人工智能等技术，代表着未来汽车技术的战略制高点，是汽车产业转型升级的关键，也是目前世界公认的发展方向。智能汽车在减少交通事故、缓解交通拥堵、提高道路及车辆利用率等方面具有巨大潜能。
紧急制动系统(AEB)作为智能驾驶系统中一个重要的技术，已经得到越来越多的重视，并逐渐普及开来。它是利用环境感知系统如激光雷达、毫米波雷达等检测到前方危险时，通过系统协助驾驶员进行制动，从而减少或避免事故的发生。Euro NCAP和NCAP在“现实世界追尾碰撞中AEB的有效性”研究报告中指出，AEB技术能在现实世界中减少38％的追尾碰撞，且无论是在城市道路或郊区道路行驶的情况下，效果并无显著差别。此外，全球的NCAP纷纷计划将AEB纳入评估体系中。2016年，美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)与通用、丰田等20家车企(占美国市场99％以上)达成协议，在2022年之前，在美国销售的所有新车安装防止碰撞的自动制动辅助系统(AEB)。今年，美国40％的汽车将提供前部碰撞预警系统，或附加自动制动系统。未来，AEB将在美国成为新车标配。
AEB系统在预测到车辆将会发生碰撞、驾驶员没能及时做出反应时，进行紧急自动刹车，是碰撞预警功能的升级版。目前，沃尔沃、博世、德尔福、电装等众多整车及零部件企业都拥有相对成熟的技术。很多高档车型已将AEB作为标配，中国少数自主品牌的高端车型可以选配。
自动紧急制动系统通常会提供前向碰撞预警功能以及增强的制动性能，从而通过自动制动功能来弥补驾驶员无法及时响应警告或在紧急状况下制动强度不足的问题。其中，作为自动紧急制动系统重要组成部分的预警系统大多采用声、光以及方向盘和座椅的振动等方式对驾驶员进行提醒。专利【CN201620558720.4】的预警提醒系统采用的是液晶显示器、报警蜂鸣器和报警指示灯；专利【CN87101055】根据前方车辆所发射的电磁波强弱来判断车距，进而采取有色光显示和适当的音响来提示驾驶员。也有论文提到用方向盘和座椅的震动来提醒驾驶员注意前方危险，从而有效地避免危险的发生。但这样并不很符合驾驶员对制动的主观感受，且可能会给驾驶员的判断造成干扰；此外，有关研究表明，与基于听觉和视觉辅助驾驶技术相比，使用力/触觉的方式将信息传递给驾驶员能够为驾驶员提供更有效和较少干扰的辅助，因此，在许多车载应用中被认为是一种最优的方式。
另外，目前的AEB系统在制动力增强过程中没有充分考虑与预警阶段的有效结合，虽有部分学术论文提到使用滑膜控制(SMC)以及PID控制等方法通过主动悬架实时控制车轮的垂向载荷力，配合辅助制动防抱死系统(ABS)，使轮胎在制动过程中的滑移率接近最优值，从而达到充分利用路面附着系数缩短制动距离的作用，但这些方法都是基于制动过程发生中的协同控制，没有充分考虑预警阶段与制动增强阶段的有效结合。
因此，对于上述问题有必要提出一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统。
发明内容
本发明目的是克服了现有技术中的不足，提供了一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：
一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统，包括控制流程，其中控制流程为：步骤一：采集环境感知传感器、车身高度传感器、悬架垂向载荷传感器、制动压力传感器、车速传感器信号，与实时计算出的路面附着信号等发送到中央决策单元；步骤二：通过中央决策单元计算出预警安全距离和制动安全距离；注：这里的预警安全距离和制动安全距离的计算都是基于传统的AEB系统，既未使用本专利提出的主动悬架控制方法，进行计算的；步骤三：根据步骤一采集到的信号，以及车辆自身的相关参数，通过全局优化算法实时计算当前状态下发生紧急制动所需要的理想车轮垂向载荷；步骤四：实时判断车辆与目标障碍物实际间距与预警安全距离、制动安全距离的大小关系，当实际间距达到预警安全距离时，则开始制动预警控制；步骤五：实时判断车辆与目标障碍物实际间距与预警安全距离、制动安全距离的大小关系，当实际间距达到制动安全距离时，则开始制动增强控制；步骤六：在紧急制动即将结束阶段，快速升高前后悬架高度。
进一步的通过优化算法实时计算当前车辆状态紧急制动所需的理想的车轮垂向载荷，具体分为全局优化和通过模型预测控制(MPC)求解有限时域内的最优解两种方法。
优选地，其中全局优化根据车辆当前的行驶状态以及环境与道路信息等，通过约束二次规划(CQP)全局优化算法以及JModelica全局优化工具实时计算在车辆制动过程中使总制动距离达到最小所需的理想轮胎垂向载荷。
优选地，其中通过模型预测控制(MPC)求解有限时域内的最优解，根据车辆当前的行驶状态以及环境与道路信息等，基于预先搭建好非线性车辆系统动力学模型，以当前车辆状态为初始状态，通过MPC理论滚动优化求解在下一时域(基于执行机构的响应频率)内使车辆达到最小制动距离所需的理想轮胎垂向载荷。
优选地，其中制动预警控制包括步骤：(1)若两车实际间距大于预警安全距离，则不采取任何动作；(2)若两车实际间距小于预警安全距离，则根据实时计算出的理想车轮垂向载荷，同时使前后悬架下降且前悬架下降高度大于后悬架下降高度，以模拟车辆在制动过程中的前倾动作，从而对驾驶员进行预警；并且为下一阶段的紧急制动做好准备，使车辆在后面的制动增强阶段可以更早更快的获得最大的制动力。
优选地，其中制动增强控制包括以下控制方式：(1)滑膜控制(SMC)，滑模控制系统算法简单，响应速度快，对外界噪声干扰和参数摄动具有鲁棒性，通过步骤三最优控制算法实时计算出的理想前后轴垂向力，跟据当前的悬架载荷状态，通过SMC滑膜控制算法实时控制轮胎的垂向力，使车辆前后轴的垂向力快速达到理想垂向力；(2)反馈PID控制，通过步骤三最优控制算法实时计算出的理想前后轴垂向力，根据当前的悬架载荷状态，设计一个闭环的PID控制器，实时控制轮胎的垂向力，使车辆前后轴的垂向力快速达到理想垂向力。
优选地，进一步的在紧急制动即将结束阶段，快速升高前后悬架高度，符合全局优化算法计算出的车辆载荷动态走向，从而可以进一步的缩短制动距离，并且可以在紧急制动结束后使车辆悬架迅速恢复起始状态。
优选地，其中环境感知传感器包括摄像头、雷达和红外线。
本发明有益效果：本发明目的在于充分利用主动悬架的优势，在制动预警阶段通过主动控制使前悬架高度大幅下降、后悬架高度小幅下降，以模拟车辆在制动过程中所产生的前倾动作，这样的以视觉、触觉相结合的预警方式更有效且对驾驶员的干扰更小；此外，这种前悬架高度大幅下降、后悬架高度小幅下降的预警方式不仅降低了车辆的重心，同时还符合最优控制算法计算出的制动增强阶段所需的理想前后轴垂向载荷，为后续增强制动阶段做准备；最后，在增强制动阶段，通过SMC滑膜控制算法以及PID算法等控制主动悬架使前后轴的垂向力始终接近理想值，这样可使车辆充分利用地面附着力而获得最大的制动力，从而进一步缩短车辆的制动距离。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的系统流程图。
图2是本发明的紧急制动过程轮胎载荷优化算法流程图。
图3是本发明的悬架控制单个轮胎垂向力机构示意图。
图4是本发明的悬架控制车体侧向示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1并结合图2至图4所示，一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统，包括控制流程，其中控制流程为：步骤一：采集环境感知传感器、车身高度传感器、悬架垂向载荷传感器、制动压力传感器、车速传感器信号，与实时计算出的路面附着信号等发送到中央决策单元；步骤二：通过中央决策单元计算出预警安全距离和制动安全距离；这里的预警安全距离和制动安全距离的计算都是基于传统的AEB系统，既未使用本专利提出的主动悬架控制方法，进行计算的；步骤三：根据步骤一采集到的信号，以及车辆自身的相关参数，通过全局优化算法实时计算当前状态下发生紧急制动所需要的理想车轮垂向载荷；步骤四：实时判断车辆与目标障碍物实际间距与预警安全距离、制动安全距离的大小关系，当实际间距达到预警安全距离时，则开始制动预警控制；步骤五：实时判断车辆与目标障碍物实际间距与预警安全距离、制动安全距离的大小关系，当实际间距达到制动安全距离时，则开始制动增强控制；步骤六：在紧急制动即将结束阶段，快速升高前后悬架高度。
进一步的通过优化算法实时计算当前车辆状态紧急制动所需的理想的车轮垂向载荷，具体分为全局优化和通过模型预测控制(MPC)求解有限时域内的最优解两种方法。
其中全局优化根据车辆当前的行驶状态以及环境与道路信息等，通过约束二次规划(CQP)全局优化算法以及JModelica全局优化工具实时计算在车辆制动过程中使总制动距离达到最小所需的理想轮胎垂向载荷。
其中通过模型预测控制(MPC)求解有限时域内的最优解，根据车辆当前的行驶状态以及环境与道路信息等，基于预先搭建好非线性车辆系统动力学模型，以当前车辆状态为初始状态，通过MPC理论滚动优化求解在下一时域(基于执行机构的响应频率)内使车辆达到最小制动距离所需的理想轮胎垂向载荷。
其中制动预警控制包括步骤：(1)若两车实际间距大于预警安全距离，则不采取任何动作；(2)若两车实际间距小于预警安全距离，则根据实时计算出的理想车轮垂向载荷，同时使前后悬架下降且前悬架下降高度大于后悬架下降高度，以模拟车辆在制动过程中的前倾动作，从而对驾驶员进行预警；并且为下一阶段的紧急制动做好准备，使车辆在后面的制动增强阶段可以更早更快的获得最大的制动力。
其中制动增强控制包括以下控制方式：(1)滑膜控制(SMC)，滑模控制系统算法简单，响应速度快，对外界噪声干扰和参数摄动具有鲁棒性，通过步骤三最优控制算法实时计算出的理想前后轴垂向力，跟据当前的悬架载荷状态，通过SMC滑膜控制算法实时控制轮胎的垂向力，使车辆前后轴的垂向力快速达到理想垂向力；(2)反馈PID控制，通过步骤三最优控制算法实时计算出的理想前后轴垂向力，根据当前的悬架载荷状态，设计一个闭环的PID控制器，实时控制轮胎的垂向力，使车辆前后轴的垂向力快速达到理想垂向力。
进一步的在紧急制动即将结束阶段，快速升高前后悬架高度，符合全局优化算法计算出的车辆载荷动态走向，从而可以进一步的缩短制动距离，并且可以在紧急制动结束后使车辆悬架迅速恢复起始状态；其中环境感知传感器包括摄像头、雷达和红外线。
本发明目的在于充分利用主动悬架的优势，在制动预警阶段通过主动控制使前悬架高度大幅下降、后悬架高度小幅下降，以模拟车辆在制动过程中所产生的前倾动作，这样的以视觉、触觉相结合的预警方式更有效且对驾驶员的干扰更小；此外，这种前悬架高度大幅下降、后悬架高度小幅下降的预警方式不仅降低了车辆的重心，同时还符合最优控制算法计算出的制动增强阶段所需的理想前后轴垂向载荷，为后续增强制动阶段做准备；最后，在增强制动阶段，通过SMC滑膜控制算法以及PID算法等控制主动悬架使前后轴的垂向力始终接近理想值，这样可使车辆充分利用地面附着力而获得最大的制动力，从而进一步缩短车辆的制动距离。
通过提前降低主动悬架来降低车辆重心从而进一步缩短制动距离；并且这些控制在车辆实际的紧急制动过程中由于执行机构的滞后性等原因并不能使车辆利用路面附着系数达到最优。
如图3和4所示。在制动预警阶段，通过同时较大地降低主动悬架的前悬架和较小地降低主动悬架的后悬架这种方式，从而模拟车辆在制动过程中所产生的前倾动作，这种方式更符合驾驶员对制动过程的主观感受，可减少紧急制动对驾驶员产生的冲击，从而提供一种更有效且干扰较少的预警方式；此外，这种较大地降低前悬架和较小地降低后悬架的预警方式不仅保持车辆制动前倾动作、降低了车辆的重心，并且符合基于全局优化算法提前计算出的紧急制动时所需要的理想前后轴垂向载荷力，为后续增强制动阶段快速达到最大制动力做准备；最后，在增强制动阶段，通过SMC滑膜控制算法以及PID算法控制主动悬架系统，使前后轴垂向载荷始终最大限度地接近优化算法计算出的理想垂向载荷力，最大限度地发挥ABS的作用，充分利用地面附着力，使车辆在紧急制动过程中达到最大的制动力及获得最短的制动距离，最大程度地保障驾乘人员及车辆的安全。
本发明通过在制动预警阶段，控制主动悬架，使前悬架高度大幅下降、后悬架高度小幅下降，模拟车辆在制动过程中所产生的前倾动作，从而使预警方式更符合驾驶员对制动的主观感受，减轻紧急制动对驾驶员的冲击，这种预警方式更有效，且对驾驶员的干扰更少；车辆根据当前行驶状态以及外界信息，通过最优控制算法实时计算出在整个制动过程中车辆前后轴所需的理想的垂向载荷，使车辆的制动距离达到最小。在预警阶段使车辆重心降低且前倾的这种方法也同时符合车辆理想垂向载荷的要求，从而为后面的制动增强阶段做准备；在制动增强阶段，结合主动悬架控制，充分考虑执行机构以及控制器的约束，通过SMC滑膜控制算法以及反馈PID算法等使车辆的前后轴垂向载荷以最快速度、最大限度地接近通过优化算法计算出的理想垂向载荷，以使车辆获得最大的制动力以及最短的制动距离。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统，其特征在于：包括控制流程，其中控制流程为：
步骤一：采集环境感知传感器、车身高度传感器、悬架垂向载荷传感器、制动压力传感器、车速传感器信号，与实时计算出的路面附着信号发送到中央决策单元；
步骤二：通过中央决策单元计算出预警安全距离和制动安全距离；
步骤三：根据步骤一采集到的信号，以及车辆自身的相关参数，通过全局优化算法实时计算当前状态下发生紧急制动所需要的理想车轮垂向载荷；
步骤四：实时判断车辆与目标障碍物实际间距与预警安全距离、制动安全距离的大小关系，当实际间距达到预警安全距离时，则开始制动预警控制；
步骤五：实时判断车辆与目标障碍物实际间距与预警安全距离、制动安全距离的大小关系，当实际间距达到制动安全距离时，则开始制动增强控制；
步骤六：在紧急制动即将结束阶段，快速升高前后悬架高度。
2.如权利要求1所述的一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统，其特征在于：进一步的通过优化算法实时计算当前车辆状态紧急制动所需的理想的车轮垂向载荷，具体分为全局优化和通过模型预测控制求解有限时域内的最优解两种方法。
3.如权利要求2所述的一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统，其特征在于：其中全局优化根据车辆当前的行驶状态以及环境与道路信息等，通过约束二次规划全局优化算法以及JModelica全局优化工具实时计算在车辆制动过程中使总制动距离达到最小所需的理想轮胎垂向载荷。
4.如权利要求2所述的一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统，其特征在于：其中通过模型预测控制求解有限时域内的最优解，根据车辆当前的行驶状态以及环境与道路信息等，基于预先搭建好非线性车辆系统动力学模型，以当前车辆状态为初始状态，通过MPC理论滚动优化求解在下一时域内使车辆达到最小制动距离所需的理想轮胎垂向载荷。
5.如权利要求1所述的一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统，其特征在于：其中制动预警控制包括步骤：
(1)若两车实际间距大于预警安全距离，则不采取任何动作；
(2)若两车实际间距小于预警安全距离，则根据实时计算出的理想车轮垂向载荷，同时使前后悬架下降且前悬架下降高度大于后悬架下降高度，以模拟车辆在制动过程中的前倾动作，从而对驾驶员进行预警；并且为下一阶段的紧急制动做好准备，使车辆在后面的制动增强阶段可以更早更快的获得最大的制动力。
6.如权利要求1所述的一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统，其特征在于：其中制动增强控制包括以下控制方式：
(1)滑膜控制，滑模控制系统算法简单，响应速度快，对外界噪声干扰和参数摄动具有鲁棒性，通过步骤三最优控制算法实时计算出的理想前后轴垂向力，跟据当前的悬架载荷状态，通过SMC滑膜控制算法实时控制轮胎的垂向力，使车辆前后轴的垂向力快速达到理想垂向力；
(2)反馈PID控制，通过步骤三最优控制算法实时计算出的理想前后轴垂向力，根据当前的悬架载荷状态，设计一个闭环的PID控制器，实时控制轮胎的垂向力，使车辆前后轴的垂向力快速达到理想垂向力。
7.如权利要求1所述的一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统，其特征在于：进一步的在紧急制动即将结束阶段，快速升高前后悬架高度，符合全局优化算法计算出的车辆载荷动态走向，从而可以进一步的缩短制动距离，并且可以在紧急制动结束后使车辆悬架迅速恢复起始状态。
8.如权利要求1所述的一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统，其特征在于：其中环境感知传感器包括摄像头、雷达和红外线。
CN201810359438.7A 2018-04-20 2018-04-20 一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统 Active CN108528446B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810359438.7A CN108528446B (zh) 2018-04-20 2018-04-20 一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810359438.7A CN108528446B (zh) 2018-04-20 2018-04-20 一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108528446A true CN108528446A (zh) 2018-09-14
CN108528446B CN108528446B (zh) 2020-04-07

Family

ID=63478270

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810359438.7A Active CN108528446B (zh) 2018-04-20 2018-04-20 一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108528446B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113829826A (zh) * 2021-09-27 2021-12-24 科大讯飞股份有限公司 结合空气悬挂的紧急制动控制方法、装置及电子设备
CN114379520A (zh) * 2022-03-24 2022-04-22 天津所托瑞安汽车科技有限公司 车辆制动结构、系统、控制方法、装置、控制器以及介质
CN114475132A (zh) * 2022-01-29 2022-05-13 重庆长安汽车股份有限公司 一种半主动悬架控制方法、控制器、汽车、设备及介质
CN116198466A (zh) * 2021-11-30 2023-06-02 比亚迪股份有限公司 车辆制动控制方法、装置及车辆

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101590846A (zh) * 2009-04-03 2009-12-02 南京信息工程大学 车辆防撞自动保护系统
US20120239265A1 (en) * 2011-03-15 2012-09-20 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Vehicle driving support apparatus
CN105026237A (zh) * 2013-04-09 2015-11-04 爱信精机株式会社 车辆行动控制装置以及车辆行动控制系统
CN105109299A (zh) * 2015-09-11 2015-12-02 南京航空航天大学 一种多工况汽车电控悬架系统及其控制方法
CN205059121U (zh) * 2015-09-11 2016-03-02 南京航空航天大学 一种多工况汽车电控悬架系统
CN106494170A (zh) * 2015-09-03 2017-03-15 Lg电子株式会社 车辆驾驶辅助装置、车辆以及车辆用悬架控制方法
CN106740769A (zh) * 2016-12-26 2017-05-31 清华大学苏州汽车研究院（相城） 一种路面附着自适应的自主紧急制动控制算法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101590846A (zh) * 2009-04-03 2009-12-02 南京信息工程大学 车辆防撞自动保护系统
US20120239265A1 (en) * 2011-03-15 2012-09-20 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Vehicle driving support apparatus
CN105026237A (zh) * 2013-04-09 2015-11-04 爱信精机株式会社 车辆行动控制装置以及车辆行动控制系统
CN106494170A (zh) * 2015-09-03 2017-03-15 Lg电子株式会社 车辆驾驶辅助装置、车辆以及车辆用悬架控制方法
CN105109299A (zh) * 2015-09-11 2015-12-02 南京航空航天大学 一种多工况汽车电控悬架系统及其控制方法
CN205059121U (zh) * 2015-09-11 2016-03-02 南京航空航天大学 一种多工况汽车电控悬架系统
CN106740769A (zh) * 2016-12-26 2017-05-31 清华大学苏州汽车研究院（相城） 一种路面附着自适应的自主紧急制动控制算法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113829826A (zh) * 2021-09-27 2021-12-24 科大讯飞股份有限公司 结合空气悬挂的紧急制动控制方法、装置及电子设备
CN116198466A (zh) * 2021-11-30 2023-06-02 比亚迪股份有限公司 车辆制动控制方法、装置及车辆
CN116198466B (zh) * 2021-11-30 2024-10-29 比亚迪股份有限公司 车辆制动控制方法、装置及车辆
CN114475132A (zh) * 2022-01-29 2022-05-13 重庆长安汽车股份有限公司 一种半主动悬架控制方法、控制器、汽车、设备及介质
CN114475132B (zh) * 2022-01-29 2024-01-12 重庆长安汽车股份有限公司 一种半主动悬架控制方法、控制器、汽车、设备及介质
CN114379520A (zh) * 2022-03-24 2022-04-22 天津所托瑞安汽车科技有限公司 车辆制动结构、系统、控制方法、装置、控制器以及介质
CN114379520B (zh) * 2022-03-24 2022-06-28 天津所托瑞安汽车科技有限公司 车辆制动结构、系统、控制方法、装置、控制器以及介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN108528446B (zh) 2020-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108528446A (zh) 一种基于主动悬架控制的自动紧急制动辅助系统
CN106945670B (zh) 基于驾驶员输入预测的汽车防侧翻系统及控制方法
CN105966396B (zh) 一种基于驾驶员避撞行为的车辆避撞控制方法
CN107993453B (zh) 一种基于车路协同的弯道安全车速计算方法
US11104333B2 (en) Emergency braking system, emergency braking method and semitrailer
CN106004870B (zh) 一种基于变权重模型预测算法的车辆稳定性集成控制方法
CN106364481B (zh) 一种适用于电动汽车的爆胎安全控制系统
CN109131312B (zh) 一种智能电动汽车acc/esc集成控制系统及其方法
CN104773169B (zh) 一种基于轮胎侧偏角的车辆横摆稳定集成控制方法
CN112590801B (zh) 一种基于驾驶员疲劳程度的前方碰撞预警控制方法
US8700282B2 (en) Method and apparatus for vehicle sway detection and reduction
CN105667506B (zh) 一种汽车动态紧急避撞控制方法
CN109720336A (zh) 爆胎主动制动和调节方法及系统
EP2261093B1 (en) Method and system for predictive yaw stability control for automobile
CN109774687A (zh) 车辆制动预警及控制方法、系统及车辆
CN104129377A (zh) 汽车主动防撞自适应模糊控制方法
CN103003854A (zh) 用于基于驾驶员工作负担调度驾驶员接口任务的系统和方法
CN108349467A (zh) 用于包括自动紧急制动系统的车辆的控制系统和方法
CN112158204B (zh) 一种l2级自动驾驶车辆接管报警系统及方法
CN108382391A (zh) 一种适应恶劣环境的驾驶控制系统及方法
CN107878453B (zh) 一种躲避动障碍物的汽车紧急避撞一体式控制方法
CN107554504A (zh) 一种汽车制动控制方法
CN111645678A (zh) 一种车辆制动转向协调控制防碰撞系统及控制方法
Lai et al. Simulation analysis of automatic emergency braking system under constant steer conditions
Lu et al. Roll rate based stability control-the roll stability control system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant