CN108860137B - 失稳车辆的控制方法、装置及智能车辆 - Google Patents

失稳车辆的控制方法、装置及智能车辆 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供了一种失稳车辆的控制方法、装置及智能车辆。本申请实施例提供的失稳车辆的控制方法包括：根据车辆的速度参数和车辆的质心参数，获取第一前馈前轮转角，第一前馈前轮转角为模拟车辆的前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段时对应的前轮转角；根据第一前馈前轮转角和车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，预测得到第二前馈前轮转角；根据第一前馈前轮转角与第二前馈前轮转角之和以及车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到主动前轮转角，以在车辆的前轮转角被控制为主动前轮转角时，车辆从失稳状态进入稳定状态。本申请实施例提供的种失稳车辆的控制方法、装置及智能车辆，可以使失稳车辆从失稳状态进入稳定状态。

Description

失稳车辆的控制方法、装置及智能车辆
技术领域
本申请涉及车辆控制技术，尤其涉及一种失稳车辆的控制方法、装置及智能车辆。
背景技术
近年来车辆主动安全系统在保证用户(驾驶员/成员/路边行人)的安全方面得到了很大的改进，比如刹车防抱死系统(Anti-Blocks System，ABS)、自适应巡航(AdaptiveCruise Control，ACC)、电子稳定程序(Electronic Stability Program，ESP)等。
上述车辆主动安全系统对应的车辆稳定控制程序(Vehicle Stability Control，VSC)可防止车辆进入非稳定行驶状态(失稳状态)，但是对已经处于失稳状态的车辆而言，上述车辆主动安全系统是失效的，主要原因如下：(1)车辆失稳后，轮胎力进入非线性段，横向/纵向轮胎力耦合严重，而现有的VSC是针对轮胎力处于线性区或者过渡区的这一前提假设而设计的。(2)上述基于VSC的安全系统在检测到因为碰撞等引起的极高的横摆角速度时(超过了正常监测范围)，会认为是传感器误差，进而不作为；(3)驾驶员在碰撞等导致的车辆失稳态下，基于恐慌或者受伤等原因，很难做出正确有效的纠正动作(刹车，油门踏板，转向等)。驾驶员在情急之下给出的纠正动作，会被现有的基于VSC的安全系统转换为极不合适的驾驶员意图信号，并控制车辆的实际运动状态去跟踪这种不合适的驾驶员意图信号。
由此，亟需一种对已经处于失稳状态(包括轻微失稳和严重失稳)的车辆进行控制的方法，使车辆回归到正确的行驶轨迹上来的方法。
发明内容
本申请提供了一种失稳车辆的控制方法、装置及智能车辆，以使失稳车辆从失稳状态进入稳定行驶状态。
第一方面，本申请提供了一种失稳车辆的控制方法，包括：
根据车辆的速度参数和所述车辆的质心参数，获取第一前馈前轮转角，其中，所述第一前馈前轮转角为模拟所述车辆的前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段时对应的前轮转角；
因为获取了模拟车辆的前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段时对应的第一前馈前轮转角，所以不论车辆处于轻度失稳还是严重失稳，均能通过将车辆的当前前轮转角模拟为第一前馈前轮转角，将车辆的前轴侧向力从横向轮胎力模型的非线性阶段拉回横向轮胎力模型的线性阶段，进而可在车辆的前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段时预测车辆按照预设参考路径行驶的前轮转角，以实现车辆的稳定行驶。
根据所述第一前馈前轮转角和所述车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角，其中，所述第二前馈前轮转角为在所述车辆的当前前轮转角模拟为所述第一前馈前轮转角、所述前轴侧向力模拟为所述车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力以及所述轮胎侧偏角模拟为所述车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角时，预测得到的前轮转角；
由于第二前馈前轮转角是为在车辆的当前前轮转角模拟为第一前馈前轮转角、前轴侧向力模拟为车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力以及轮胎侧偏角模拟为车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角时，预测得到的前轮转角，所以若车辆的前轮在第一前馈前轮转角的基础上转动第二前馈前轮转角，理论状态下车辆会按照预设参考路径行驶，也就是说在第一前馈前轮转角的基础上，第二前馈前轮转角获取，可使车辆进入稳定驾驶状态。
根据所述第一前馈前轮转角与所述第二前馈前轮转角之和以及所述车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到主动前轮转角，以在所述车辆的前轮转角被控制为所述主动前轮转角时，所述车辆从失稳状态进入稳定状态。
当车辆的前轮转角为通过上述方法得到的主动前轮转角时，车辆会从失稳状态进入稳定驾驶状态，即车辆会尽可能的按照预设参考路径行驶，重新进入了稳定驾驶状态，同时在车辆进入稳定驾驶状态时，保证了车辆的前轮不受损。
在一种可能的设计中，所述车辆的速度参数包括所述车辆的质心横摆角速度，所述车辆的质心横向速度以及所述车辆的质心纵向速度；所述车辆的质心参数包括：所述车辆的质心到前轴的距离；
所述根据车辆的速度参数和所述车辆的质心参数，获取第一前馈前轮转角，包括：
对所述车辆的质心到前轴的距离与所述车辆的质心横摆角速度求积，得到质心横向速度修正项；
对所述车辆的质心横向速度和所述质心横向速度修正项进行求和，得到修正后的质心横向速度；
根据所述修正后的质心横向速度与所述车辆的质心纵向速度，得到第一前馈前轮转角。
由于根据所述修正后的质心横向速度与所述车辆的质心纵向速度直接得到的是车辆的前轴速度矢量方向与车辆纵轴线之间的夹角，而车辆的前轴速度矢量方向与车辆纵轴线所在的直线不一定在同一条直线上，所以对质心横向速度进行修正，可以得到精确的车辆的前轴速度矢量方向与车辆纵轴线之间的夹角θvf，进而可获取到精确的第一前馈前轮转角。
在一种可能的设计中，所述根据所述第一前馈前轮转角与所述第二前馈前轮转角之和以及所述车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到主动前轮转角，包括：
根据所述车辆的航向角与所述道路航向角之差、所述车辆的质心侧偏角、所述车辆的质心与参考路径的最近距离和预设预瞄距离，得到第一循迹误差；
对所述第一循迹误差进行抑制处理，得到反馈前轮转角；
根据所述第一前馈前轮转角、所述第二前馈前轮转角与所述反馈前轮转角之和以及所述车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到所述主动前轮转角。
反馈前轮转角可对第二前馈前轮转角进行修正，以使获取的第二前馈前轮转角更接近车辆可按预设参考路径行驶时在第一前馈前轮转角的基础上应该转动的角度，从而使得将车辆的前轮转角控制为根据修正后的第二前馈前轮转角得到的主动前轮转角时，车辆的循迹更为精确。
在一种可能的设计中，所述根据所述第一前馈前轮转角、所述第二前馈前轮转角与所述反馈前轮转角之和以及所述车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到所述主动前轮转角，包括：
对所述第一前馈前轮转角、所述第二前馈前轮转角与所述反馈前轮转角求和，得到预取前轮转角和所述车辆前轮的待转方向；
在所述预取前轮转角和所述车辆的前轮所允许转动的最大角度中确定一个目标角度；
根据所述目标角度和所述车辆前轮的待转方向，得到所述主动前轮转角。
在一种可能的设计中，所述根据所述第一前馈前轮转角、所述第二前馈前轮转角与所述反馈前轮转角之和以及所述车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到所述主动前轮转角，包括：
通过式一得到所述主动前轮转角δoutput：
δoutput＝min(|δff1+δff2+δfb|,δ*)*sgn(δff1+δff2+δfb) 式一；
其中，δff1为所述第一前馈前轮转角，δff2为所述第二前馈前轮转角，δfb为所述反馈前轮转角，δ*为所述车辆的前轮所允许转动的最大角度；|δff1+δff2+δfb|为所述预取前轮转角，sgn(δff1+δff2+δfb)用于指示为所述车辆前轮的待转方向，min(|δff1+δff2+δfb|,δ*)为所述目标角度。
在一种可能的设计中，所述根据所述车辆的航向角与道路航向角之差、所述车辆的质心侧偏角、所述车辆的质心与参考路径的最近距离和预设预瞄距离，得到第一循迹误差，包括：
对所述车辆的航向角与所述道路航向角之差与所述车辆的质心侧偏角求和，得到第一角度；
根据所述第一角度和所述预设预瞄距离，得到第一距离修正项；
对所述车辆的质心与参考路径的最近距离和所述第一距离修正项求和，得到所述第一循迹误差。
在一种可能的设计中，所述对所述第一循迹误差进行抑制处理，得到反馈前轮转角，包括：
对所述第一循迹误差进行增益处理，得到增益处理后的第一循迹误差；
对所述第一循迹误差关于时间的变化率进行增益处理，得到增益处理后的所述变化率；
根据所述增益处理后的第一循迹误差和所述增益处理后的变化率，得到所述反馈前轮转角。
在一种可能的设计中，在所述根据所述第一前馈前轮转角和所述车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角之前，还包括：
根据目标预瞄距离和所述车辆的航向角与所述道路航向角之差，得到第二距离修正项，所述目标预瞄距离为所述车辆的振心；
根据所述第二距离修正项和车辆的质心距离参考路径的最近距离，得到第二循迹误差；
根据车辆的二自由度数学模型，得到所述第二循迹误差关于时间的二阶导函数，所述二阶导函数中包括前轴侧向力参数；
将所述二阶导函数的值设置为0，将求解得到的所述前轴侧向力参数对应的值作为所述前轴侧向力。
在一种可能的设计中，所述根据所述第一前馈前轮转角和所述车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角之前，还包括：
将所述前轴侧向力的取值作为横向轮胎力模型中的前轴侧向力的参数值，求解所述前轴侧向力对应的轮胎侧偏角；所述横向轮胎力模型中包括前轴侧向力与轮胎侧偏角的函数关系；
所述根据所述第一前馈前轮转角和所述车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角，包括：
对所述第一前馈前轮转角和所述轮胎侧偏角求差，得到所述第二前馈前轮转角。
在一种可能的设计中，在根据车辆的速度参数和所述车辆的质心参数，获取第一前馈前轮转角之前，还包括：
根据所述车辆的质心纵向速度和所述车辆质心横向速度的商，得到当前质心侧偏角；
根据所述当前质心侧偏角与失稳质心侧偏角，判断所述车辆是否处于失稳状态，判断结果为是。
第二方面，本申请还提供一种智能车辆，包括：整车控制器、主动转向系统和传感器；所述主动转向系统和传感器均与所述整车控制器连接；
所述传感器，用于获取车辆的速度参数；
所述整车控制器，用于根据车辆的质心参数和所述车辆的速度参数，获取第一前馈前轮转角，其中，所述第一前馈前轮转角为模拟所述车辆的前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段时对应的前轮转角；
所述整车控制器，还用于根据所述第一前馈前轮转角和所述车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角，其中，所述第二前馈前轮转角为在所述车辆的当前前轮转角模拟为所述第一前馈前轮转角、所述前轴侧向力模拟为所述车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力以及所述轮胎侧偏角模拟为所述车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角时，预测得到的前轮转角；
所述整车控制器，还用于根据所述第一前馈前轮转角与所述第二前馈前轮转角之和以及所述车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到主动前轮转角；
所述主动转向系统，用于根据所述主动前轮转角，控制所述车辆的前轮转角为主动前轮转角，以使所述车辆从失稳状态进入稳定状态。
在一种可能的设计中，所述传感器包括惯性测量单元、速度传感器；所述惯性测量单元，用于获取所述车辆的质心横摆角速度，所述速度传感器，用于所述车辆的质心横向速度以及所述车辆的质心纵向速度；
所述车辆的质心参数包括：所述车辆的质心到前轴的距离；所述整车控制器，具体用于：
对所述车辆的质心到前轴的距离与所述车辆的质心横摆角速度求积，得到质心横向速度修正项；
对所述车辆的质心横向速度和所述质心横向速度修正项进行求和，得到修正后的质心横向速度；
根据所述修正后的质心横向速度与所述车辆的质心纵向速度，得到第一前馈前轮转角。
在一种可能的设计中，所述智能车辆还包括定位设备和摄像设备；所述定位设备和摄像设备均与所述整车控制器连接；
所述定位设备，用于获取所述车辆的航向角、所述车辆的质心侧偏角和所述车辆的质心与参考路径的最近距离；
所述摄像设备，用于获取道路航向角；
所述整车控制器，具体用于根据所述车辆的航向角与所述道路航向角之差、所述车辆的质心侧偏角、所述车辆的质心与参考路径的最近距离和预设预瞄距离，得到第一循迹误差；
对所述第一循迹误差进行抑制处理，得到反馈前轮转角；
根据所述第一前馈前轮转角、所述第二前馈前轮转角与所述反馈前轮转角之和以及所述车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到所述主动前轮转角。
在一种可能的设计中，所述整车控制器具体用于，
对所述第一前馈前轮转角、所述第二前馈前轮转角与所述反馈前轮转角求和，得到预取前轮转角和所述车辆前轮的待转方向；
在所述预取前轮转角和所述车辆的前轮所允许转动的最大角度中确定一个目标角度；
根据所述目标角度和所述车辆前轮的待转方向，得到所述主动前轮转角。
在一种可能的设计中，所述整车控制器，具体用于：
通过式一得到所述主动前轮转角δoutput：
δoutput＝min(|δff1+δff2+δfb|,δ*)*sgn(δff1+δff2+δfb) 式一；
其中，δff1为所述第一前馈前轮转角，δff2为所述第二前馈前轮转角，δfb为所述反馈前轮转角，δ*为所述车辆的前轮所允许转动的最大角度；|δff1+δff2+δfb|为所述预取前轮转角，sgn(δff1+δff2+δfb)用于指示为所述车辆前轮的待转方向，min(|δff1+δff2+δfb|,δ*)为所述目标角度。
在一种可能的设计中，所述整车控制器，具体用于：
对所述车辆的航向角与所述道路航向角之差与所述车辆的质心侧偏角求和，得到第一角度；
根据所述第一角度和所述预设预瞄距离，得到第一距离修正项；
对所述车辆的质心与参考路径的最近距离和所述第一距离修正项求和，得到所述第一循迹误差。
在一种可能的设计中，所述整车控制器，具体用于：
对所述第一循迹误差进行增益处理，得到增益处理后的第一循迹误差；
对所述第一循迹误差关于时间的变化率进行增益处理，得到增益处理后的所述变化率；
根据所述增益处理后的第一循迹误差和所述增益处理后的变化率，得到所述反馈前轮转角。
在一种可能的设计中，所述整车控制器，具体用于：
在所述根据所述第一前馈前轮转角和所述车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角之前，
根据目标预瞄距离和所述车辆的航向角与所述道路航向角之差，得到第二距离修正项，所述目标预瞄距离为所述车辆的振心；
根据所述第二距离修正项和车辆的质心距离参考路径的最近距离，得到第二循迹误差；
根据车辆的二自由度数学模型，得到所述第二循迹误差关于时间的二阶导函数，所述二阶导函数中包括前轴侧向力参数；
将所述二阶导函数的值设置为0，将求解得到的所述前轴侧向力参数对应的值作为所述前轴侧向力。
在一种可能的设计中，所述整车控制器，具体用于在所述根据所述第一前馈前轮转角和所述车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角之前，
将所述前轴侧向力的取值作为横向轮胎力模型中的前轴侧向力的参数值，求解所述前轴侧向力对应的轮胎侧偏角；所述横向轮胎力模型中包括前轴侧向力与轮胎侧偏角的函数关系；
所述整车控制器，还具体用于对所述第一前馈前轮转角和所述轮胎侧偏角求差，得到所述第二前馈前轮转角。
在一种可能的设计中，所述整车控制器，具体用于在根据车辆的速度参数和所述车辆的质心参数，获取第一前馈前轮转角之前，
根据所述车辆的质心纵向速度和所述车辆质心横向速度的商，得到当前质心侧偏角；
根据所述当前质心侧偏角与失稳质心侧偏角，判断所述车辆是否处于失稳状态，判断结果为是。
第三方面，本申请还提供一种失稳车辆的控制装置，包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于执行所述存储器存储的所述程序，当所述程序被执行时，所述处理器用于执行如上所述的任一方法。
本申请实施例的失稳车辆的控制方法包括：根据车辆的速度参数和车辆的质心参数，获取第一前馈前轮转角，其中，第一前馈前轮转角为模拟车辆的前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段时对应的前轮转角；根据第一前馈前轮转角和车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角，其中，第二前馈前轮转角为在车辆的当前前轮转角模拟为第一前馈前轮转角、前轴侧向力模拟为车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力以及轮胎侧偏角模拟为车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角时，预测得到的前轮转角；根据第一前馈前轮转角与第二前馈前轮转角之和以及车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到主动前轮转角，以在车辆的前轮转角被控制为主动前轮转角时，车辆从失稳状态进入稳定状态。本申请实施例的失稳车辆的控制方法通过第一前馈前轮转角的设置，使得车辆从失稳状态进入稳定状态成为可能，通过在第一前馈前轮转角的基础上得到第二前馈前轮转角，并根据第一前馈前轮转角和第二前馈前轮转角之和得到主动前轮转角，以在车辆的前轮转角被控制为主动前轮转角时，实现了车辆从失稳状态进入稳定状态。
附图说明
图1为本申请提供的一种可能的系统架构图；
图2为本申请实施例提供的失稳车辆的控制方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的实现前轮转角为第一前馈前轮转角的车辆前轮状态示意图；
图4为本申请实施例提供的简化的车辆二自由度数学模型示意图；
图5为本申请实施例提供的刷子模型的示意图一；
图6为本申请实施例提供的刷子模型的示意图二；
图7为本申请实施例提供的获取第二前馈前轮转角的一种可实现的电路图；
图8为本申请实施例提供的β修正示意图；
图9为本申请实施例提供的获取反馈前轮转角的一种可实现的电路图；
图10为本申请实施例提供的整车控制器的结构示意图；
图11为本申请实施例提供的智能车辆结构示意图；
图12为本申请实施例提供的失稳车辆的控制装置结构示意图。
具体实施方式
现有技术中，若车辆失稳后，车辆的轮胎力进入非线性段，横向/纵向轮胎力耦合严重，无法依据现有技术中的车辆稳定控制程序使得车辆从失稳状态进入稳定状态，为了解决现有技术中的车辆稳定控制程序无法使得车辆从失稳状态进入稳定状态的技术问题，本申请提出了一种失稳车辆的控制方法及装置。具体地，本申请实施例所涉及的车辆为汽车类车辆，例如可以是内燃机汽车、电动汽车、气路汽车、油气混合汽车、油电混合汽车等。
图1为本申请提供的一种可能的系统架构图，该系统架构图包括整车控制器1，主动转向系统2以及行驶状态参数测量设备3。其中，行驶状态参数测量设备3为测量道路参数或者车辆行驶参数的测量设备。该行驶状态参数测量设备3包括传感器、定位设备和摄像设备中的至少一个。
传感器可包括测量车辆状态参数的传感器以及测量道路信息的传感器。传感器例如可包括：惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)、速度传感器、加速计和光栅等。其中，惯性测量单元可以测量车辆的质心横摆角速度参数的信息；速度传感器可以测量车辆的质心横向速度和车辆的质心纵向速度等参数的信息；加速计可以测量车辆的质心纵向加速度和车辆的质心横向加速度等参数的信息；光栅可以测量车辆的实际前轮转角参数的信息。凡是可以获取上述信息的其它传感器，也可以应用到本实施例中。
定位设备可为全球定位系统(Global Positioning System，GPS)，也可以为北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)、摄像设备可为前置摄像头。定位设备可以测量车辆的质心纵向速度、车辆的质心横向速度、车辆航向角、道路航向角、车辆的质心距离预设参考路径的最近距离、道路曲率信息；摄像设备可以测量道路航向角和道路曲率信息。
对于可以通过多种测量设备测量得到的道路参数或者车辆行驶参数，在具体的行驶过程中，可以预先设置使用哪种测量设备测量得到该参数。
其中，行驶状态参数测量设备3将测量得到的车辆行驶参数和道路参数发送至车辆的整车控制器11，车辆的整车控制器11根据接收的车辆行驶参数和道路参数，确定主动前轮转角；整车控制器将获取的主动前轮转角发送至车辆的主动转向系统15，主动转向系统15控制车辆的前轮转角为主动前轮转角，车辆从失稳状态进入了稳定状态。
具体地，在本申请中，引入第一前馈前轮转角和第二前馈前轮转角，整车控制器11根据接收的车辆状态信息和道路信息，确定第一前馈前轮转角和第二前馈前轮转角，然后根据第一前馈前轮转角和第二前馈前轮转角，确定主动前轮转角。
其中，第一前馈前轮转角为模拟车辆的前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段时对应的前轮转角，即若车辆的当前前轮转角为第一前馈前轮转角，可使车辆的轮胎力处于横向轮胎力模型的线性阶段，进而车辆的行驶过程可控；第二前馈前轮转角为在模拟车辆的当前前轮转角为第一前馈前轮转角时，预测的车辆按预设的参考路径行驶时车辆的前轮在第一前馈前轮转角的基础上应该转动的角度。
下面采用详细的实施例，对本申请实施例提供的失稳车辆的控制方法进行详细说明。
对于本申请实施例所涉及的公式，并不限于本申请实施例给出的形式，本领域技术人员可以采用其它等价变形的公式。本实施例涉及的角度除了特别说明的部分，均为带有方向的角度。
图2为本申请实施例提供的失稳车辆的控制方法的流程图，本实施例的执行主体可通过软件和/或硬件实现，在本实施例中，以执行主体为上述系统架构中的整车控制器为例进行说明。参见图2，本实施例的方法包括：
S101、根据车辆的速度参数和车辆的质心参数，获取第一前馈前轮转角，其中，第一前馈前轮转角为模拟车辆的前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段时对应的前轮转角。
在本实施例中，车辆在行驶的过程中，整车控制器会判断车辆是否处于失稳状态，若处于失稳状态，则按照本实施例的方法进行失稳车辆的控制，使得车辆从失稳状态进入到稳定状态。具体地，整车控制器会实时的获取测量设备测量得到的车辆的质心纵向速度和质心横向速度，并根据当前获取的质心纵向速度和质心横向速度的商得到当前质心侧偏角；根据当前质心侧偏角与失稳质心侧偏角来判断车辆是否处于失稳状态。
其中，可通过公式一获取当前质心侧偏角β0：
Figure BDA0001295809690000081
其中，Vx为质心纵向速度、Vy为质心横向速度。
失稳质心侧偏角预先存储在整车控制器内，失稳质心侧偏角为一个没有方向的数值。整车控制器在得到当前质心侧偏角β0后，根据当前质心侧偏角与失稳质心侧偏角来判断车辆是否处于失稳状态，包括：比较当前质心侧偏角β0的绝对值与失稳侧偏角的大小，若当前质心侧偏角β0的绝对值小于等于失稳侧偏角，则整车控制器确定车辆处于稳定行驶状态，若当前质心侧偏角β0的绝对值大于失稳质心侧偏角，则整车控制器确定车辆处于失稳状态。
在整车控制器确定车辆处于失稳状态后，首先根据车辆的速度参数和车辆的质心参数，获取第一前馈前轮转角。
具体地，车辆处于失稳状态时，车辆的轮胎力(对应于车辆的前轮，轮胎力包括前轴侧向力)处于横向轮胎力模型的非线性阶段，车辆不可控，进而车辆不能按照预设参考路径行驶。因此，需要先控制车辆的前轮转角，以使前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段，即针对前轮转角设计一个前馈项—第一前馈前轮转角，以使前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段，也就是说第一前馈前轮转角应该为模拟前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段时，得到的前轮转角。若轮胎力处于横向轮胎力模型的线性阶段，后续整车控制器可以基于二自由度数学模型预测车辆按照预设的参考路径行驶时前轮需要转动的角度，也就是预测第二前馈前轮转角，第二前馈前轮转角的获取过程会在后续进行详细说明。
其中，本实施例中的预设参考路径是根据实时的车辆状态信息和道路状态信息计算得到的当前时刻车辆正常行驶时对应的行驶路径。本实施例中的横向轮胎力模型可为现有技术中任一种横向轮胎力模型，例如可以为：多尔夫轮胎模型，刷子模型，LuGre轮胎模型。
下面对如何根据车辆的速度参数和车辆的质心参数，获取第一前馈前轮转角进行详细的说明。
具体地，车辆的速度参数包括车辆的质心横摆角速度，车辆的质心横向速度以及车辆的质心纵向速度；车辆的质心参数包括车辆的质心到前轴的距离。根据车辆的速度参数和车辆的质心参数，获取第一前馈前轮转角，具体包括：对车辆的质心到前轴的距离与车辆的质心横摆角速度求积，得到质心横向速度修正项；对车辆的质心横向速度和质心横向速度修正项进行求和，得到修正后的质心横向速度；根据修正后的质心横向速度与车辆的质心纵向速度，得到第一前馈前轮转角。
其中，根据修正后的质心横向速度与车辆的质心纵向速度直接得到的角度为车辆的前轴速度矢量方向与车辆纵轴线之间的夹角θvf，例如可通过公式二表示：
Figure BDA0001295809690000091
其中，γ为车辆的质心横摆角速度，lf为车辆的质心到前轴的距离，lfγ为质心横向速度修正项，lfγ+Vy为修正后的质心横向速度。
此外，对质心横向速度需要修正，可得到精确的车辆的前轴速度矢量方向与车辆纵轴线之间的夹角θvf，进而可获取到精确的第一前馈前轮转角。
那么，第一前馈前轮角δff1可根据车辆的前轴速度矢量方向与车辆纵轴线之间的夹角θvf取值为θvf-ρ≤δff1≤θvf+ρ，其中，ρ的绝对值不大于任一横向轮胎力模型线性阶段对应的轮胎侧偏角的最大值的绝对值。
例如，|ρ|可以取小于等于4或3或2或1或0。此外，当|ρ|取0时，第一前馈前轮角δff1等于车辆的前轴速度矢量方向与车辆纵轴线之间的夹角θvf，此时，第一前馈前轮转角可通过公式三得到：
Figure BDA0001295809690000092
下面以第一前馈前轮角δff1等于车辆的前轴速度矢量方向与车辆纵轴线之间的夹角θvf为例，来说明当车辆的前轮转角为上述获的第一前馈前轮角时，车辆的前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段的原理。
根据前轴轮胎侧偏角αf的定义，可得
αf＝θvf-δ 公式四；
其中，δ为车辆的实际前轮转角。
本领域技术人员公知的是，当前轮的轮胎侧偏角在一定范围内时，前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段，比如在轮胎侧偏角-5°到5°时，前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段，若轮胎侧偏角为0，则前轴侧向力肯定处于横向轮胎力模型的线性阶段，也就是为了使前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段，轮胎侧偏角的绝对值越小越好。
因此，按照公式四中的定义，如果前轮转角δ＝0，则前轮的轮胎侧偏角等于车辆的前轴速度矢量方向与车辆纵轴线之间的夹角θvf，若车辆的前轴速度矢量方向与车辆纵轴线之间的夹角θvf的绝对值很大，则轮胎侧偏角的绝对值就会很大，导致前轴侧向轮胎力就会处于横向轮胎力模型的非线性段，因此前轮转角不能为0，需要针对前轮转角设计一个前馈项—也就是第一前馈前轮转角δff1，通过前馈项δff1的设计，保证车辆的前轮转角不为0。
同时，如前所述，若前轴轮胎侧偏角为αf＝0，则可以保证前轴轮胎侧向力处于横向轮胎模型的线性阶段。那么若αf＝0，则θvf＝δ，即可设计前馈项δff1＝θvf，也就是说若车辆的前轮转角与θvf相等，则可保证αf＝0，进而证前轴轮胎侧向力处于横向轮胎模型的线性阶段。
本领域技术人员可以理解的是，因为需要先设计一个第一前馈前轮转角使轮胎力处于横向轮胎力模型的线性阶段，以使整车控制器可以基于二自由度数学模型控制车辆按照预设参考路径行驶，因此，此处的第一前馈前轮转角并没有实际输出至主动转向系统，而是在预测第二前馈前轮转角前假设车辆当前的前轮转角为第一前馈前轮转角。
下面结合具体的实例对第一前馈前轮转角进行说明。
图3为本申请实施例提供的实现前轮转角为第一前馈前轮转角的车辆前轮状态示意图。对应于实际的失稳车辆的运行过程，比如图3中车辆处于漂移过弯的运行状态，若要使得车辆的当前前轮转角为第一前馈前轮转角，需要司机反向转动方向盘，使得当前的前轮转角等于第一前馈前轮转角。参见图3，在司机反打方向盘后，前轮就会反向转动，进而使得车辆的当前前轮转角为第一前馈前轮转角。
本领域技术人员可以理解的是，在控制失稳车辆的过程中，整车控制器并没有输出信号让司机反打方向盘，只是为了方便本领技术人员对于第一前馈前轮转角的理解，通过“司机反向转动方向盘”的实例进行说明。也可以说假设车辆的当前前轮转角为第一前馈前轮转角，实际上为模拟司机反打方向盘的动作。
综上所述，因为第一前馈前轮转角的物理意义为：“在模拟车辆的前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段时对应的前轮转角”，所以将车辆的当前前轮转角模拟为第一前馈前轮转角时，车辆的前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段，因此，整车控制器可以预测车辆按照预设参考路径行驶时车辆的前轮在第一前馈前轮转角的基础上应该转动的角度，也就是预测第二前馈前轮转角，进而使得车辆回归至预设参考路径行驶，进入稳定行驶阶段。
此外，因为设计了模拟车辆的前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段时对应的第一前馈前轮转角，所以不论车辆处于轻度失稳还是严重失稳，均能通过将车辆的当前前轮转角模拟为第一前馈前轮转角，将车辆的前轴侧向力从横向轮胎力模型的非线性阶段拉回横向轮胎力模型的线性阶段，进而可在车辆的前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段时预测车辆按照预设参考路径行驶的前轮转角，实现车辆的稳定行驶。。
S102、根据第一前馈前轮转角和车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角，其中，第二前馈前轮转角为在车辆的当前前轮转角模拟为第一前馈前轮转角、前轴侧向力模拟为车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力以及轮胎侧偏角模拟为车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角时，预测得到的前轮转角。
具体地，整车控制器在得到第一前馈前轮转角δff1后，整车控制器假设当前前轮转角为第一前馈前轮转角，车辆的前轴侧向轮胎力处于横向轮胎力模型的线性阶段，整车控制器开始在前轴侧向轮胎力处于横向轮胎力模型的线性阶段时预测前轮转角，即第二前馈前轮转角。第二前馈前轮转角的具体含义可描述为：假设前轮当前的转角为第一前馈前轮转角，车辆的前轴侧向轮胎力处于横向轮胎力模型的线性阶段，为了使车辆进行精确的循迹以使车辆按照预设参考路径行驶，车辆的前轮在第一前馈前轮转角的基础上应该转动的角度。
在根据第一前馈前轮转角和车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角之前，还需要获取车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力，以及获取车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角。
首先，对获取车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力的过程进行详细的说明。
获取车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力具体包括：
根据目标预瞄距离和车辆的航向角与道路航向角之差，得到第二距离修正项，目标预瞄距离为车辆的振心；
根据第二距离修正项和车辆的质心距离参考路径的最近距离，得到第二循迹误差；
根据车辆的二自由度数学模型，得到第二循迹误差关于时间的二阶导函数，二阶导函数中包括前轴侧向力参数；
将二阶导函数的值设置为0，将求解得到的前轴侧向力参数对应的值作为前轴侧向力。
具体地，首先对获取车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力的思想进行说明。
在车辆的行驶过程中，需要进行精确的循迹以使车辆按照预设参考路径行驶。而车辆实现精确的循迹需要保证循迹误差尽可能的趋于0，而循迹误差与车辆的质心距离参考路径的最近距离e、车辆的航向角偏差Δψ(车辆的航向角偏差为车辆的航向角与道路航向角之差)有关。较大的e会使得失稳车辆进入相邻车道，进而导致较大的二次/多次碰撞概率；与此同时，因为车身侧面吸能溃缩区较小，故较大的Δψ会导致较大的二次/多次碰撞伤害，因此需要e和Δψ尽可能的小。
结合上述原因，可选择一个合适的目标预瞄距离lff，例如目标预瞄距离可以为车辆的振心，将车辆的质心距离参考路径的最近距离e、车辆的航向角偏差Δψ进行组合，得到第二循迹误差ep，即先根据目标预瞄距离和车辆的航向角偏差，得到第二距离修正项，接着根据第二距离修正项和车辆的质心距离参考路径的最近距离，得到第二循迹误差。得到第二循迹误差后，使第二循迹误差ep为0(按照预设参考路径行驶)，得到按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力。其中，第二循迹误差ep可通过公式五表示：
ep＝e+lff sinΔψ 公式五；
其中，目标预瞄距离
Figure BDA0001295809690000121
lz为车辆的横摆转动惯量，lr为质心到后轴的距离，m为车辆的质量。
目标预瞄距离
Figure BDA0001295809690000122
也就是使得目标预瞄距离为车辆的振心。目标预瞄距离为振心，可以使得车辆的前轮胎力和后轮胎力解耦合，只需通过控制前轴侧向力即可精确的循迹，使车辆按照预设参考路径行驶。。
若第二循迹误差为0，车辆便可以精确的循迹。因此可以求解在第二循迹误差为0或者第二循迹误差的导数为0时的前轴侧向力，作为模拟车辆按照预设参考路径行驶时的前轴侧向力。
其次，在说明模拟车辆按照预设参考路径行驶时的前轴侧向力的具体获取过程之前，首先对车辆的二自由度数学模型进行介绍。
图4为本申请实施例提供的简化的车辆二自由度数学模型示意图；参见图4，41代表车辆的质心，42代表车辆的前轮，43代表车辆的后轮，44代表车辆行驶的预设参考路径；车辆二自由度数学模型的数学表达式包括：
Figure BDA0001295809690000123
Figure BDA0001295809690000124
Figure BDA0001295809690000125
Figure BDA0001295809690000126
其中，
Figure BDA0001295809690000127
为车辆的质心距离参考路径的最近距离e关于时间t的一阶导数，
Figure BDA0001295809690000128
为Vy关于时间t的一阶导数，Δψ为车辆的航向角偏差，Δψ＝ψ-ψroad，ψ为车辆的航向角，ψroad为道路航向角，
Figure BDA0001295809690000129
为Δψ关于时间t的一阶导数，FyF为车辆的前轴侧向力，FyR为车辆的后轴侧向力，
Figure BDA00012958096900001210
为车辆的质心横摆角速度γ关于时间t的一阶导数，κ为道路曲率，s为车辆的位移，
Figure BDA00012958096900001213
为车辆的位移关于时间t的一阶导数
Figure BDA00012958096900001211
接着，在介绍完车辆的二自由度数学模型之后，说明在模拟车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力的具体获取过程。
“根据车辆的二自由度数学模型，得到第二循迹误差关于时间的二阶导函数，二阶导函数中包括前轴侧向力参数；将二阶导函数的值设置为0，将求解得到的前轴侧向力参数对应的值作为前轴侧向力”可通过如下过程实现。
获取第二预瞄寻迹误差ep关于时间t的二阶导数：
Figure BDA00012958096900001212
根据车辆二自由度数学模型，得到
Figure BDA0001295809690000131
和
Figure BDA0001295809690000132
Figure BDA0001295809690000133
Figure BDA0001295809690000134
则
Figure BDA0001295809690000135
其中，ax为车辆的质心纵向加速度，
Figure BDA0001295809690000136
为道路曲率κ关于时间t的一阶导数，
Figure BDA0001295809690000137
和ax的表达式分别如下：
Figure BDA0001295809690000138
Figure BDA0001295809690000139
其中，ay为车辆的质心横向加速度，
Figure BDA00012958096900001310
或者
Figure BDA00012958096900001311
根据
Figure BDA00012958096900001312
解出前轴侧向力FyF，实际上求解得到的为模拟车辆按照预设参考路径行驶时的前轴侧向力，记为
Figure BDA00012958096900001313
Figure BDA00012958096900001314
通过上述过程，得到了模拟车辆按照预设参考路径行驶时所需的前轴侧向力。
下面，对获取车辆按照预设参考路径行驶时的所需的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角的过程进行详细说明。
在得到模拟车辆按照预设参考路径行驶时所需的前轴侧向力后，整车控制器根据该前轴侧向力，得到该前轴侧向力对应的轮胎侧偏角。
获取车辆按照预设参考路径行驶时所需的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，具体包括将该前轴侧向力的取值作为横向轮胎力模型中的前轴侧向力的参数值，求解该前轴侧向力对应的轮胎侧偏角；横向轮胎力模型中包括前轴侧向力与轮胎侧偏角的函数关系；例如可通过公式十六得到该前轴侧向力对应的轮胎侧偏角αf1：
Figure BDA00012958096900001315
其中，
Figure BDA00012958096900001316
表示基于横向轮胎力模型，根据该前轴侧向力的取值作为横向轮胎力模型中的前轴侧向力的参数值，求解出该前轴侧向力
Figure BDA00012958096900001317
对应的轮胎侧偏角。
下面以横向轮胎力模型为刷子模型为例，说明将该前轴侧向力的取值作为横向轮胎力模型中的前轴侧向力的参数值，求解该前轴侧向力对应的轮胎侧偏角的过程。
在不考虑轮胎力耦合的前提下，刷子模型侧向轮胎力表达式如下：
Figure BDA00012958096900001318
其中，Fzf为车辆的前轴对地面的压力，
Figure BDA00012958096900001319
Cf为车辆的前轮侧偏刚度，μ为道路摩擦系数，h为车辆的质心距离地面的高度。
图5为本申请实施例提供的刷子模型的示意图一，图6为本申请实施例提供的刷子模型的示意图二，参见图5～6，当
Figure BDA0001295809690000141
时，前轴侧向力FyF与轮胎侧偏角αf之间的关系对应于图5中所示模型的线性阶段，即图6中的灰色区域A，若
Figure BDA0001295809690000142
前轴侧向力与轮胎侧偏角之间的关系对应于图5中所示模型的剩余阶段。
另外，由于公路的曲率与曲率的导数一般都很小，故可以认为前轴侧向力一致被限制在横向轮胎力模型的线性段。因此，可根据图5中所示的线性阶段区域对应前轴侧向力与轮胎侧偏角之间的关系求解车辆按照预设参考路径行驶时所需的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角αf1，可得：
Figure BDA0001295809690000143
在车辆按照预设参考路径行驶时所需的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角后，整车控制器根据该轮胎侧偏角和第一前馈前轮转角，得到第二前馈前轮转角。可通过公式十九得到第二前馈前轮转角δff2：
δff2＝δff1-αf1 公式十九；
其中，公式十九的推导过程如下：
因为αf＝θvf-δ，δff1＝θvf，故δ＝δff1-αf，所以第二前馈前轮转角为δff2＝δff1-αf1。
本申请实施例还提供了一种可以实现上述获取第二前馈前轮转角的过程的电路图，图7为本申请实施例提供的获取第二前馈前轮转角的一种可实现的电路图。
下面参照图7对上述获取第二前馈前轮转角的电路实现过程进行说明。
根据车辆二自由度数学模型，第一微分电路71得到
Figure BDA0001295809690000144
也就是
Figure BDA0001295809690000145
并输出至第一加法电路74；根据车辆二自由度数学模型，第二微分电路72得到
Figure BDA0001295809690000146
第一乘法电路73根据目标预瞄距离
Figure BDA0001295809690000147
得到
Figure BDA0001295809690000148
并输出至第一加法电路74；第一加法电路74根据
Figure BDA0001295809690000149
与
Figure BDA00012958096900001410
得到
Figure BDA00012958096900001411
与
Figure BDA00012958096900001412
的和，也就是得到第二预瞄寻迹误差ep关于时间t的二阶导数
Figure BDA00012958096900001413
的表达式；前轴侧向力获取电路75根据
Figure BDA00012958096900001414
的表达式以及令
Figure BDA00012958096900001415
解出前轴侧向力FyF，实际上求解得到的为模拟车辆按照预设参考路径行驶时所需的前轴侧向力，记为
Figure BDA00012958096900001416
在得到模拟车辆按照预设参考路径行驶时所需的前轴侧向力后，整车控制器中图7所示的电路根据该前轴侧向力和刷子模型，得到前馈前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，具体过程如下：
前轴对地面的压力获取电路76获取测量设备测量得到的当前时刻的车辆的质心纵向加速度ax，根据公式
Figure BDA00012958096900001417
得到当前时刻的前轴对地面的压力Fzf，输出至轮胎力求逆电路77，轮胎力求逆电路77同时获取测量设备测量得到的当前时刻的道路摩擦系数μ以及前轴侧向力获取电路75输出的模拟车辆按照预设参考路径行驶时所需的前轴侧向力
Figure BDA0001295809690000151
轮胎力求逆电路77根据刷子模型，得到该前轴侧向力
Figure BDA0001295809690000152
对应的轮胎侧偏角αf1，输出至第二加法电路78；第二加法电路78获取步骤S101中得到的第一前馈前轮转角，并对轮胎侧偏角αf1取反后与第一前馈前轮转角相加，最终得到第二前馈前轮转角δff2。
本领域技术人员可以理解的是，获取第二前馈前轮转角的实现电路并不限于图7所示的电路。
由于第二前馈前轮转角是为在车辆的当前前轮转角模拟为第一前馈前轮转角、前轴侧向力模拟为车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力以及轮胎侧偏角模拟为车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角时，预测得到的前轮转角，所以若车辆的前轮在第一前馈前轮转角的基础上转动第二前馈前轮转角，理论状态下车辆会按照预设参考路径行驶，也就是说车辆可以进入稳定驾驶状态。
S103、根据第一前馈前轮转角与第二前馈前轮转角之和以及车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到主动前轮转角，以在车辆的前轮转角被控制为主动前轮转角时，车辆从失稳状态进入稳定状态。
具体地，在整车控制器获取到第一前馈前轮转角和第二前馈前轮转角后，整车控制器便可根据第一前馈前轮转角和第二前馈前轮转角之和与以及车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到主动前轮转角，具体可为：
对第一前馈前轮转角、第二前馈前轮转角求和，得到预取前轮转角和车辆的待转方向；
在预取前轮转角和车辆的前轮所允许转动的最大角度中确定一个目标角度；
根据目标角度和车辆前轮的待转方向，得到主动前轮转角。
其中，可通过公式二十得到主动前轮转角δoutput：
δoutput＝min(|δff1+δff2|,δ*)*sgn(δff1+δff2) 公式二十；
其中，δ*为车辆的前轮所允许转动的最大角度，δ*为正值，也就是没有方向的数值；δff1+δff2为预取前轮转角，sgn(δff1+δff2)用于指示为车辆的待转方向，min(|δff1+δff2|,δ*)为目标角度。
下面对上述获取主动前轮转角的原理进行说明。
其中，若模拟车辆的前轮转角为第一前馈前轮转角，车辆的前轴侧向力可以重新处于横向轮胎力模型的线性阶段，若模拟车辆按照预设参考路径行驶时，可以得到车辆按照预设参考路径行驶时所需的前轴侧向力，根据第一前馈前轮转角和该前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到若车辆可按预设参考路径行驶时，前轮在第一前馈前轮转角的基础上应该转动的角度-第二前馈前轮转角，也就是说，在第一前馈前轮转角的基础上前轮转动第二前馈前轮转角，车辆会按照预设参考路径行驶，即重新进入稳定驾驶状态。因此，理论上若最终确定的主动前轮转角第一前馈前轮转角与第二前馈前轮转角的和，车辆会按照预设参考路径行驶，即重新进入稳定驾驶状态。
但是，为了保证车辆的前轮不受损，车辆的前轮具有允许转动的最大角度，因此，最终确定的前轮转角需要考虑第一前馈前轮转角与第二前馈前轮转角之和的绝对值与车辆的前轮具有允许转动的最大角度之间的大小关系。若第一前馈前轮转角与第二前馈前轮转角的和的绝对值不大于车辆的前轮所允许转动的最大角度，第一前馈前轮转角与第二前馈前轮转角之和为最终确定的主动前轮转角；若第一前馈前轮转角与第二前馈前轮转角的和的绝对值大于车辆的前轮所允许转动的最大角度，车辆的前轮所允许转动的最大角度乘以1或-1，得到最终的主动前轮转角。其中，车辆的前轮所允许转动的最大角度乘以1或-1，是由sgn(δff1+δff2)决定的。
整车控制器将通过公式二十得到的主动前轮转角发送至主动前轮转向系统，主动转向系统通过主动转向执行器控制车辆的前轮转角为主动前轮转角，车辆从失稳状态进入稳定状态，实现了对失稳车辆的控制。
综上所述，当车辆的前轮转角为通过上述方法得到的主动前轮转角时，车辆会尽可能的按照预设参考路径行驶，也就是说车辆循迹误差接近0，循迹比较精确，车辆重新进入了稳定驾驶状态，在车辆进入稳定驾驶状态的同时，保证了车辆的前轮不受损。
但是，在实际的汽车行驶过程中，若将车辆的前轮转角控制为通过上述方法得到的主动前轮转角后车辆的实际行驶轨迹与预设的参考路径之间可能不能完全重合，因此，为了使得车辆的行驶过程循迹更加精确，可引入质心侧偏角对第二前馈前轮转角进行修正，即获取反馈前轮转角。因此，此时“根据第一前馈前轮转角和第二前馈前轮转角，得到主动前轮转角”具体为：
根据车辆的航向角与道路航向角之差、车辆的质心侧偏角、车辆的质心与参考路径的最近距离和预设预瞄距离，得到第一循迹误差；
对第一循迹误差进行抑制处理，得到反馈前轮转角；
根据第一前馈前轮转角、第二前馈前轮转角与反馈前轮转角之和以及车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到主动前轮转角。
下面对获取反馈前轮转角的过程“根据车辆的航向角与道路航向角之差、车辆的质心侧偏角、车辆的质心与参考路径的最近距离和预设预瞄距离，得到第一循迹误差；对第一循迹误差进行抑制处理，得到反馈前轮转角”进行详细的说明。
在获取反馈前轮转角时，可采用类似获取第二前馈前轮转角的过程，选择一个合适的预瞄距离，引入车辆的质心侧偏角，并与车辆的质心距离参考路径的最近距离和车辆的航向角偏差组合得到第一循迹误差e*。
其中，可通过公式二十一表示第一循迹误差e*：
e*＝e+Lfb(Δψ+β) 公式二十一；
其中，Lfb为预设预瞄距离，β为车辆的质心侧偏角。
因为车辆的航向角偏差(车辆的航向角与道路航向角之差)和质心侧偏角均较小，因此，还可通过公式二十二表示第一循迹误差e*：
e*＝e+Lfb sin(Δψ+β) 公式二十二；
对于质心侧偏角β可以按照公式一通过实时测量得到的质心横向速度和质心纵向速度得到。对于预设预瞄距离可以根据车辆实际的路况进行实时标定，实时的路况比如可以为道路的曲率、道路的曲率变化率以及道路的航向角等，标定的方法可以采用现有技术中的方法，本实施例中不再赘述。
图8为本申请实施例提供的β修正示意图，结合图8说明在第一循迹误差的表达式中引入质心侧偏角β的原因。
参见图8，车辆在过弯时，需要让车辆的质心速度方向所在的直线(图8中a直线指示的方向)与道路的航向角的方向所在的直线(图8中b直线指示的方向)平行，而不是让车辆的航向角方向所在的直线(车头朝向，图8中c直线指示的方向)与道路的航向角方向所在的直线平行；其中，道路的航向角的方向所在的直线是指过参考路径上的点d的参考路径的切线，点d与车辆的质心的距离为车辆的质心距离参考路径的最近距离。而车辆的航向角方向所在的直线与车辆质心速度方向所在的直线之间的夹角，正是质心侧偏角β，因此，为了使车辆的质心速度方向所在的直线与道路的航向角的方向所在的直线平行，需要使第一循迹误差的表达式中引入质心侧偏角β。这种将质心侧偏角引入反馈项以使车辆的质心速度方向所在的直线与道路的航向角的方向所在的直线相切的方法，可以被称作β修正。
得到第一循迹误差e*后，对第一循迹误差e*进行抑制处理，得到反馈前轮转角，具体过程可如下：
可通过设计一个简单的比例—微分(PD)控制器来对第一循迹误差e*进行抑制处理得到反馈前轮转角，具体地，可通过公式二十三和车辆二自由度数学模型得到反馈前轮转角δfb：
Figure BDA0001295809690000171
其中，
Figure BDA0001295809690000172
Kp为第一预设增益，Kde为第二预设增益。
对于第一预设增益和第二预设增益，需要通过标定获取，标定的方法可采用现有技术中的标定方法，标定思想为：第一预设增益和第二预设增益需要使得按照公式二十三得到的反馈前轮转角可以使得当前预瞄点的第一循迹误差尽可能的接近0，也可以说使得第一循迹误差在预设的误差范围内。
图9为本申请实施例提供的获取反馈前轮转角的一种可实现的电路图。
下面参见图9对本实施例中获取反馈前轮转角的电路实现图进行说明。
第二加法电路91获取车辆的航向角偏差Δψ和车辆的质心侧偏角β，得到Δψ+β，将Δψ+β输出至第二乘法电路92，第二乘法电路92获取预设预瞄距离Lfb，并得到Lfb(Δψ+β)，输出至第三加法电路93，第三加法电路93获取当前时刻车辆距离参考路径的最近距离e，得到e+Lfb(Δψ+β)，并输出至第三乘法电路94，第三乘法电路94获取标定好的第一预设增益Kp，得到Kp(e+Lfb(Δψ+β))，并输出至第四加法电路95，第四加法电路95对Kp(e+Lfb(Δψ+β))进行取反，得到-Kp(e+Lfb(Δψ+β))。
同时，第五加法电路96获取车辆的航向角偏差对时间的导数
Figure BDA0001295809690000173
和车辆的质心侧偏角对时间的导数
Figure BDA0001295809690000174
得到
Figure BDA0001295809690000175
将
Figure BDA0001295809690000176
输出至第四乘法电路97，第四乘法电路97获取预设预瞄距离Lfb，并得到
Figure BDA0001295809690000177
输出至第六加法电路98，第六加法电路98获取
Figure BDA0001295809690000178
得到
Figure BDA0001295809690000179
并输出至第五乘法电路99，第五乘法电路99获取标定好的第二预设增益Kde，得到
Figure BDA00012958096900001710
并输出至第六乘法电路100，第六乘法电路100获取标定好的第一预设增益Kp，得到
Figure BDA0001295809690000181
并输出至第四加法电路95，第四加法电路95对
Figure BDA0001295809690000182
进行取反，得到
Figure BDA0001295809690000183
在第四加法电路95得到
Figure BDA0001295809690000184
和-Kp(e+Lfb(Δψ+β))后，对
Figure BDA0001295809690000185
和-Kp(e+Lfb(Δψ+β))求和，得到反馈前轮转角δfb。
本领域技术人员可以理解的是，获取反馈前轮转角的实现电路并不限于图9所示的电路。
此时，在得到反馈前轮转角后，整车控制器根据第一前馈前轮转角、第二前馈前轮转角和反馈前轮转角之和以及车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到主动前轮转角，具体可为：
对第一前馈前轮转角、第二前馈前轮转角与反馈前轮转角求和，得到预取前轮转角和车辆的待转方向；
在预取前轮转角和车辆的前轮所允许转动的最大角度中确定一个目标角度；
根据目标角度和车辆前轮的待转方向，得到主动前轮转角。
具体地，可通过公式二十四得到主动前轮转角δoutput：
δoutput＝max(|δff1+δff2+δfb|,δ*)*sgn(δff1+δff2+δfb) 公式二十四；
其中，δff1为第一前馈前轮转角，δff2为第二前馈前轮转角，δfb为反馈前轮转角，δ*为车辆的前轮所允许转动的最大角度；|δff1+δff2+δfb|为预取前轮转角，sgn(δff1+δff2+δfb)用于指示为车辆的待转方向，min(|δff1+δff2+δfb|,δ*)为目标角度。
整车控制器将通过公式二十四得到的主动前轮转角发送至主动前轮转向系统，主动转向系统通过主动转向执行器控制车辆的前轮转角为主动前轮转角，车辆从失稳状态进入稳定状态，实现了对失稳车辆的控制。
在第一前馈前轮转角、第二前馈前轮转角的基础上，引入反馈前轮转角对第二前馈前轮转角进行修正，然后根据第一前馈前轮转角、第二前馈前轮转角和反馈前轮转角之和与车辆的前轮所允许转动的最大角度得到主动前轮转角，并将此时得到的主动前轮转角输入主动转向系统，以使主动前轮转向系统控制车辆的前轮转角，可以使得车辆的循迹更为精确。
本实施例的失稳车辆的控制方法包括：根据车辆的速度参数和车辆的质心参数，获取第一前馈前轮转角，其中，第一前馈前轮转角为模拟车辆的前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段时对应的前轮转角；根据第一前馈前轮转角和车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角，其中，第二前馈前轮转角为在车辆的当前前轮转角模拟为第一前馈前轮转角、前轴侧向力模拟为车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力以及轮胎侧偏角模拟为车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角时，预测得到的前轮转角；根据第一前馈前轮转角与第二前馈前轮转角之和以及车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到主动前轮转角，以在车辆的前轮转角被控制为主动前轮转角时，车辆从失稳状态进入稳定状态。本实施例的失稳车辆的控制方法通过第一前馈前轮转角的设置，使得车辆从失稳状态进入稳定状态成为可能，通过在第一前馈前轮转角的基础上得到第二前馈前轮转角，并根据第一前馈前轮转角和第二前馈前轮转角之和得到主动前轮转角，以在车辆的前轮转角被控制为主动前轮转角时，实现了车辆从失稳状态进入稳定状态。
上述针对整车控制器所实现的功能，对本申请实施例提供的方案进行了介绍。可以理解的是，整车控制器为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。结合本申请中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，本申请实施例能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同的方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请实施例的技术方案的范围。
本申请实施例可以根据上述方法示例对整车控制器进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
图10为本申请实施例提供的整车控制器的结构示意图。参见图10，本实施例的整车控制器包括：状态判断模块31、第一前馈前轮转角获取模块32、前轴侧向力获取模块33、轮胎侧偏角获取模块34、第二前馈前轮转角获取模块35和主动前轮转角获取模块36。
状态判断模块31用于，在根据车辆的速度参数和车辆的质心参数，获取第一前馈前轮转角之前，根据车辆的质心纵向速度和车辆质心横向速度的商，得到当前质心侧偏角；根据当前质心侧偏角与失稳质心侧偏角，判断车辆是否处于失稳状态，判断结果为是。
第一前馈前轮转角获取模块32，用于根据车辆的速度参数和车辆的质心参数，获取第一前馈前轮转角，其中，第一前馈前轮转角为模拟车辆的前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段时对应的前轮转角；
可选地，车辆的速度参数包括车辆的质心横摆角速度，车辆的质心横向速度以及车辆的质心纵向速度；车辆的质心参数包括：车辆的质心到前轴的距离；第一前馈前轮转角获取模块32用于，对车辆的质心到前轴的距离与车辆的质心横摆角速度求积，得到质心横向速度修正项；对车辆的质心横向速度和质心横向速度修正项进行求和，得到修正后的质心横向速度；根据修正后的质心横向速度与车辆的质心纵向速度，得到第一前馈前轮转角。
前轴侧向力获取模块33用于，在根据第一前馈前轮转角和车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角之前，根据目标预瞄距离和车辆的航向角与道路航向角之差，得到第二距离修正项，目标预瞄距离为车辆的振心；根据第二距离修正项和车辆的质心距离参考路径的最近距离，得到第二循迹误差；根据车辆的二自由度数学模型，得到第二循迹误差关于时间的二阶导函数，二阶导函数中包括前轴侧向力参数；将二阶导函数的值设置为0，将求解得到的前轴侧向力参数对应的值作为车辆按照预设参考路径行驶时所对应前轴侧向力。
轮胎侧偏角模块34用于，在根据第一前馈前轮转角和车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角之前，将车辆按照预设参考路径行驶时所对应前轴侧向力的取值作为横向轮胎力模型中的前轴侧向力的参数值，求解前轴侧向力对应的轮胎侧偏角；横向轮胎力模型中包括前轴侧向力与轮胎侧偏角的函数关系。
第二前馈前轮转角获取模块35，用于根据第一前馈前轮转角和车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角，其中，第二前馈前轮转角为在车辆的当前前轮转角模拟为第一前馈前轮转角、前轴侧向力模拟为车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力以及轮胎侧偏角模拟为车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角时，预测得到的前轮转角。
可选地，第二前馈前轮转角获取模块35具体用于，对第一前馈前轮转角和车辆按照预设参考路径行驶时所对应前轴侧向力对应的轮胎侧偏角求差，得到第二前馈前轮转角。
主动前轮转角获取模块36，用于根据第一前馈前轮转角与第二前馈前轮转角之和以及车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到主动前轮转角，以在车辆的前轮转角被控制为主动前轮转角时，车辆从失稳状态进入稳定状态。
可选地，主动前轮转角获取模块36具体用于，根据车辆的航向角与道路航向角之差、车辆的质心侧偏角、车辆的质心与参考路径的最近距离和预设预瞄距离，得到第一循迹误差；对第一循迹误差进行抑制处理，得到反馈前轮转角；根据第一前馈前轮转角、第二前馈前轮转角与反馈前轮转角之和以及车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到主动前轮转角。
可选地，主动前轮转角获取模块36具体用于，对第一前馈前轮转角、第二前馈前轮转角与反馈前轮转角求和，得到预取前轮转角和车辆前轮的待转方向；在预取前轮转角和车辆的前轮所允许转动的最大角度中确定一个目标角度；根据目标角度和车辆前轮的待转方向，得到主动前轮转角。
可选地，主动前轮转角获取模块36具体用于，通过式一得到主动前轮转角δoutput：
δoutput＝min(|δff1+δff2+δfb|,δ*)*sgn(δff1+δff2+δfb) 式一；
其中，δff1为第一前馈前轮转角，δff2为第二前馈前轮转角，δfb为反馈前轮转角，δ*为车辆的前轮所允许转动的最大角度；|δff1+δff2+δfb|为预取前轮转角，sgn(δff1+δff2+δfb)用于指示为车辆前轮的待转方向，min(|δff1+δff2+δfb|,δ*)为目标角度。
可选地，主动前轮转角获取模块36具体用于，对车辆的航向角与道路航向角之差与车辆的质心侧偏角求和，得到第一角度；根据第一角度和预设预瞄距离，得到第一距离修正项；对车辆的质心与参考路径的最近距离和第一距离修正项求和，得到第一循迹误差。
可选地，主动前轮转角获取模块36具体用于，对第一循迹误差进行增益处理，得到增益处理后的第一循迹误差；对第一循迹误差关于时间的变化率进行增益处理，得到增益处理后的变化率；根据增益处理后的第一循迹误差和增益处理后的变化率，得到反馈前轮转角。
本实施例提供的整车控制器，可用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。
本申请还提供一种智能车辆，该智能车辆中集成有上述实施例所述的整车控制器，可以按照上述方法实施例所述的方法对车辆进行失稳控制。
图11为本申请实施例提供的智能车辆结构示意图，如图11所示，本实施例的智能车辆包括：整车控制器11、主动转向系统15、传感器12、定位设备13和摄像设备14；主动转向系统15、传感器12、定位设备13和摄像设备14均与整车控制器11连接；
其中，传感器12，用于获取车辆的速度参数；传感器12包括惯性测量单元和速度传感器；惯性测量单元，用于获取车辆的质心横摆角速度，速度传感器，用于获取车辆的质心横向速度以及车辆的质心纵向速度；车辆的质心参数包括：车辆的质心到前轴的距离，车辆的质心到前轴的距离预存在整车控制器11中。
整车控制器11具体用于根据车辆的质心纵向速度和车辆质心横向速度的商，得到当前质心侧偏角；根据当前质心侧偏角与失稳质心侧偏角，判断车辆是否处于失稳状态，判断结果为是。
在传感器12得到车辆的速度参数以及确定车辆处于失稳状态后，整车控制器11，用于根据车辆的质心参数和车辆的速度参数，获取第一前馈前轮转角，其中，第一前馈前轮转角为模拟车辆的前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段时对应的前轮转角；
具体地，整车控制器11具体用于：对车辆的质心到前轴的距离与车辆的质心横摆角速度求积，得到质心横向速度修正项；对车辆的质心横向速度和质心横向速度修正项进行求和，得到修正后的质心横向速度；根据修正后的质心横向速度与车辆的质心纵向速度，得到第一前馈前轮转角。
整车控制器11获取第一前馈前轮转角的过程详见上述方法实施例，本实施例不再赘述。
在得到第一前馈前轮转角之后，整车控制器11，用于根据第一前馈前轮转角和车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角，其中，第二前馈前轮转角为在车辆的当前前轮转角模拟为第一前馈前轮转角、前轴侧向力模拟为车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力以及轮胎侧偏角模拟为车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角时，预测得到的前轮转角；
具体地，整车控制器11具体用于，在根据第一前馈前轮转角和车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角之前，根据目标预瞄距离和车辆的航向角与道路航向角之差，得到第二距离修正项，目标预瞄距离为车辆的振心；根据第二距离修正项和车辆的质心距离参考路径的最近距离，得到第二循迹误差；根据车辆的二自由度数学模型，得到第二循迹误差关于时间的二阶导函数，二阶导函数中包括前轴侧向力参数；将二阶导函数的值设置为0，将求解得到的前轴侧向力参数对应的值作为车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力。
其中，整车控制器11获取车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力的过程详见上述方法实施例，本实施例不再赘述。此外，在获取车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力的过程中所用到的车辆行驶状态参数和道路参数可通过传感器12和/或定位设备13和/或摄像设备14得到。
在得到车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力后，整车控制器11具体用于将车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力的取值作为横向轮胎力模型中的前轴侧向力的参数值，求解该前轴侧向力对应的轮胎侧偏角；横向轮胎力模型中包括前轴侧向力与轮胎侧偏角的函数关系；
其中，整车控制器11获取车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力的侧偏角的过程详见上述方法实施例，本实施例不再赘述。
在得到车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角后，整车控制器11具体用于对第一前馈前轮转角和车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角求差，得到第二前馈前轮转角。
其中，整车控制器11具体可采用上述方法实施例中图7所示的电路得到第二前馈前轮转角。
在得到第一前馈前轮转角和第二前馈前轮转角之后，整车控制器11还用于根据第一前馈前轮转角与第二前馈前轮转角之和以及车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到主动前轮转角。
具体地，整车控制器11可直接根据第一前馈前轮转角与第二前馈前轮转角之和以及车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到主动前轮转角，在该种情况下，整车控制器11具体用于：对第一前馈前轮转角、第二前馈前轮转角求和，得到预取前轮转角和车辆前轮的待转方向；在预取前轮转角和车辆的前轮所允许转动的最大角度中确定一个目标角度；根据目标角度和车辆前轮的待转方向，得到主动前轮转角。
其中，整车控制器11具体可通过公式二十得到主动前轮转角δoutput：
δoutput＝min(|δff1+δff2|,δ*)*sgn(δff1+δff2) 公式二十；
其中，δ*为车辆的前轮所允许转动的最大角度，δ*为正值，也就是没有方向的数值；δff1+δff2为预取前轮转角，sgn(δff1+δff2)用于指示为车辆前轮的待转方向，min(|δff1+δff2|,δ*)为目标角度。
为了使得车辆的行驶过程循迹更加精确，整车控制器11可引入质心侧偏角对第二前馈前轮转角进行修正，即获取反馈前轮转角。
在该种情况下，整车控制器11具体用于：根据车辆的航向角与道路航向角之差、车辆的质心侧偏角、车辆的质心与参考路径的最近距离和预设预瞄距离，得到第一循迹误差；对第一循迹误差进行抑制处理，得到反馈前轮转角；根据第一前馈前轮转角、第二前馈前轮转角与反馈前轮转角之和以及车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到主动前轮转角。
其中，车辆的航向角、车辆的质心侧偏角和车辆的质心与参考路径的最近距离是通过本实施例中的定位设备13获取的；道路航向角是通过本实施例中的摄像设备14获取的。
具体地，整车控制器11具体用于：对车辆的航向角与道路航向角之差与车辆的质心侧偏角求和，得到第一角度；根据第一角度和预设预瞄距离，得到第一距离修正项；对车辆的质心与参考路径的最近距离和第一距离修正项求和，得到第一循迹误差。
在得到第一循迹误差后，整车控制器11具体用于：对第一循迹误差进行增益处理，得到增益处理后的第一循迹误差；对第一循迹误差关于时间的变化率进行增益处理，得到增益处理后的变化率；根据增益处理后的第一循迹误差和增益处理后的变化率，得到反馈前轮转角。
其中，整车控制器11获取反馈前轮转角的具体过程可参照上述方法实施例，具体可采用上述方法实施例中图9所示的电路得到反馈前轮转角。
在得到反馈前轮转角后，整车控制器11具体用于对第一前馈前轮转角、第二前馈前轮转角与反馈前轮转角求和，得到预取前轮转角和车辆前轮的待转方向；在预取前轮转角和车辆的前轮所允许转动的最大角度中确定一个目标角度；根据目标角度和车辆前轮的待转方向，得到主动前轮转角。
其中，整车控制器11可具体通过公式二十四得到主动前轮转角δoutput：
δoutput＝min(||δff1+δff2+δfb|,δ*)*sgn(δff1+δff2+δfb) 公式二十四；
其中，δff1为第一前馈前轮转角，δff2为第二前馈前轮转角，δfb为反馈前轮转角，δ*为车辆的前轮所允许转动的最大角度；|δff1+δff2+δfb|为预取前轮转角，sgn(δff1+δff2+δfb)用于指示为车辆前轮的待转方向，min(|δff1+δff2+δfb|,δ*)为目标角度。
整车控制器11得到主动前轮转角后，将主动前轮转角发送至主动转向系统15，主动转向系统15，用于根据主动前轮转角，控制车辆的前轮转角为主动前轮转角，以使车辆从失稳状态进入稳定状态。
图12为本申请实施例提供的失稳车辆的控制装置结构示意图。如图12所示，该存储设备20包括至少一个处理器21、存储器22和通信接口23。至少一个处理器21、存储器22和通信接口23均通过总线24连接；存储器22存储计算机执行指令；至少一个处理器21执行存储器22存储的计算机执行指令，当该计算机执行指令被执行时，处理器用于执行上述方法实施例。
在上述存储设备的具体实现中，应理解，处理器21可以是中央处理单元(英文：Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(英文：Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
存储器22可以是以下的任一种或任一种组合：固态硬盘(Solid State Drives，SSD)、机械硬盘、磁盘、磁盘整列等存储介质。
通信接口23可以是接口卡等与传感器12、定位设备13和摄像设备14建立连接的接口。
总线24可以包括地址总线、数据总线、控制总线等，为便于表示，图12中用一条粗线表示该总线。该总线可以是以下的任一种或任一种组合：工业标准体系结构(IndustryStandard Architecture，简称ISA)总线、外设组件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，简称PCI)总线、扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称EISA)总线等有线数据传输的器件。

Claims (21)

1.一种失稳车辆的控制方法，其特征在于，包括：
根据车辆的速度参数和所述车辆的质心参数，获取第一前馈前轮转角，其中，所述第一前馈前轮转角为模拟所述车辆的前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段时对应的前轮转角；
根据所述第一前馈前轮转角和所述车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角，其中，所述第二前馈前轮转角为在所述车辆的当前前轮转角模拟为所述第一前馈前轮转角、所述前轴侧向力模拟为所述车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力以及所述轮胎侧偏角模拟为所述车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角时，预测得到的前轮转角；
根据所述第一前馈前轮转角与所述第二前馈前轮转角之和以及所述车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到主动前轮转角，以在所述车辆的前轮转角被控制为所述主动前轮转角时，所述车辆从失稳状态进入稳定状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆的速度参数包括所述车辆的质心横摆角速度，所述车辆的质心横向速度以及所述车辆的质心纵向速度；所述车辆的质心参数包括：所述车辆的质心到前轴的距离；
所述根据车辆的速度参数和所述车辆的质心参数，获取第一前馈前轮转角，包括：
对所述车辆的质心到前轴的距离与所述车辆的质心横摆角速度求积，得到质心横向速度修正项；
对所述车辆的质心横向速度和所述质心横向速度修正项进行求和，得到修正后的质心横向速度；
根据所述修正后的质心横向速度与所述车辆的质心纵向速度，得到第一前馈前轮转角。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一前馈前轮转角与所述第二前馈前轮转角之和以及所述车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到主动前轮转角，包括：
根据所述车辆的航向角与道路航向角之差、所述车辆的质心侧偏角、所述车辆的质心与参考路径的最近距离和预设预瞄距离，得到第一循迹误差；
对所述第一循迹误差进行抑制处理，得到反馈前轮转角；
根据所述第一前馈前轮转角、所述第二前馈前轮转角与所述反馈前轮转角之和以及所述车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到所述主动前轮转角。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一前馈前轮转角、所述第二前馈前轮转角与所述反馈前轮转角之和以及所述车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到所述主动前轮转角，包括：
对所述第一前馈前轮转角、所述第二前馈前轮转角与所述反馈前轮转角求和，得到预取前轮转角和所述车辆前轮的待转方向；
在所述预取前轮转角和所述车辆的前轮所允许转动的最大角度中确定一个目标角度；
根据所述目标角度和所述车辆前轮的待转方向，得到所述主动前轮转角。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一前馈前轮转角、所述第二前馈前轮转角与所述反馈前轮转角之和以及所述车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到所述主动前轮转角，包括：
通过式一得到所述主动前轮转角δoutput：
δoutput＝min(|δff1+δff2+δfb|,δ*)*sgn(δff1+δff2+δfb) (一)；
其中，δff1为所述第一前馈前轮转角，δff2为所述第二前馈前轮转角，δfb为所述反馈前轮转角，δ*为所述车辆的前轮所允许转动的最大角度；|δff1+δff2+δfb|为所述预取前轮转角，sgn(δff1+δff2+δfb)用于指示为所述车辆前轮的待转方向，min(|δff1+δff2+δfb|,δ*)为所述目标角度。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述车辆的航向角与所述道路航向角之差、所述车辆的质心侧偏角、所述车辆的质心与参考路径的最近距离和预设预瞄距离，得到第一循迹误差，包括：
对所述车辆的航向角与所述道路航向角之差与所述车辆的质心侧偏角求和，得到第一角度；
根据所述第一角度和所述预设预瞄距离，得到第一距离修正项；
对所述车辆的质心与参考路径的最近距离和所述第一距离修正项求和，得到所述第一循迹误差。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述第一循迹误差进行抑制处理，得到反馈前轮转角，包括：
对所述第一循迹误差进行增益处理，得到增益处理后的第一循迹误差；
对所述第一循迹误差关于时间的变化率进行增益处理，得到增益处理后的所述变化率；
根据所述增益处理后的第一循迹误差和所述增益处理后的变化率，得到所述反馈前轮转角。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述第一前馈前轮转角和所述车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角之前，还包括：
根据目标预瞄距离和所述车辆的航向角与道路航向角之差，得到第二距离修正项，所述目标预瞄距离为所述车辆的振心；
根据所述第二距离修正项和车辆的质心距离参考路径的最近距离，得到第二循迹误差；
根据车辆的二自由度数学模型，得到所述第二循迹误差关于时间的二阶导函数，所述二阶导函数中包括前轴侧向力参数；
将所述二阶导函数的值设置为0，将求解得到的所述前轴侧向力参数对应的值作为所述前轴侧向力。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一前馈前轮转角和所述车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角之前，还包括：
将所述前轴侧向力的取值作为横向轮胎力模型中的前轴侧向力的参数值，求解所述前轴侧向力对应的轮胎侧偏角；所述横向轮胎力模型中包括前轴侧向力与轮胎侧偏角的函数关系；
所述根据所述第一前馈前轮转角和所述车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角，包括：
对所述第一前馈前轮转角和所述轮胎侧偏角求差，得到所述第二前馈前轮转角。
10.根据权利要求1至9任一项所述的方法，其特征在于，在根据车辆的速度参数和所述车辆的质心参数，获取第一前馈前轮转角之前，还包括：
根据所述车辆的质心纵向速度和所述车辆质心横向速度的商，得到当前质心侧偏角；
根据所述当前质心侧偏角与失稳质心侧偏角，判断所述车辆是否处于失稳状态，判断结果为是。
11.一种智能车辆，其特征在于，包括：整车控制器、主动转向系统和传感器；所述主动转向系统和传感器均与所述整车控制器连接；
所述传感器，用于获取车辆的速度参数；
所述整车控制器，用于根据车辆的质心参数和所述车辆的速度参数，获取第一前馈前轮转角，其中，所述第一前馈前轮转角为模拟所述车辆的前轴侧向力处于横向轮胎力模型的线性阶段时对应的前轮转角；
所述整车控制器，还用于根据所述第一前馈前轮转角和所述车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角，其中，所述第二前馈前轮转角为在所述车辆的当前前轮转角模拟为所述第一前馈前轮转角、所述前轴侧向力模拟为所述车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力以及所述轮胎侧偏角模拟为所述车辆按照预设参考路径行驶时所对应的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角时，预测得到的前轮转角；
所述整车控制器，还用于根据所述第一前馈前轮转角与所述第二前馈前轮转角之和以及所述车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到主动前轮转角；
所述主动转向系统，用于根据所述主动前轮转角，控制所述车辆的前轮转角为主动前轮转角，以使所述车辆从失稳状态进入稳定状态。
12.根据权利要求11所述的智能车辆，其特征在于，所述传感器包括惯性测量单元、速度传感器；所述惯性测量单元，用于获取所述车辆的质心横摆角速度，所述速度传感器，用于获取所述车辆的质心横向速度以及所述车辆的质心纵向速度；
所述车辆的质心参数包括：所述车辆的质心到前轴的距离；所述整车控制器，具体用于：
对所述车辆的质心到前轴的距离与所述车辆的质心横摆角速度求积，得到质心横向速度修正项；
对所述车辆的质心横向速度和所述质心横向速度修正项进行求和，得到修正后的质心横向速度；
根据所述修正后的质心横向速度与所述车辆的质心纵向速度，得到第一前馈前轮转角。
13.根据权利要求11所述的智能车辆，其特征在于，所述智能车辆还包括定位设备和摄像设备；所述定位设备和摄像设备均与所述整车控制器连接；
所述定位设备，用于获取所述车辆的航向角、所述车辆的质心侧偏角和所述车辆的质心与参考路径的最近距离；
所述摄像设备，用于获取道路航向角；
所述整车控制器，具体用于根据所述车辆的航向角与所述道路航向角之差、所述车辆的质心侧偏角、所述车辆的质心与参考路径的最近距离和预设预瞄距离，得到第一循迹误差；
对所述第一循迹误差进行抑制处理，得到反馈前轮转角；
根据所述第一前馈前轮转角、所述第二前馈前轮转角与所述反馈前轮转角之和以及所述车辆的前轮所允许转动的最大角度，得到所述主动前轮转角。
14.根据权利要求13所述的智能车辆，其特征在于，所述整车控制器具体用于，
对所述第一前馈前轮转角、所述第二前馈前轮转角与所述反馈前轮转角求和，得到预取前轮转角和所述车辆前轮的待转方向；
在所述预取前轮转角和所述车辆的前轮所允许转动的最大角度中确定一个目标角度；
根据所述目标角度和所述车辆前轮的待转方向，得到所述主动前轮转角。
15.根据权利要求14所述的智能车辆，其特征在于，所述整车控制器，具体用于：
通过式一得到所述主动前轮转角δoutput：
δoutput＝min(|δff1+δff2+δfb|,δ*)*sgn(δff1+δff2+δfb) (一)；
其中，δff1为所述第一前馈前轮转角，δff2为所述第二前馈前轮转角，δfb为所述反馈前轮转角，δ*为所述车辆的前轮所允许转动的最大角度；|δff1+δff2+δfb|为所述预取前轮转角，sgn(δff1+δff2+δfb)用于指示为所述车辆前轮的待转方向，min(|δff1+δff2+δfb|,δ*)为所述目标角度。
16.根据权利要求13所述的智能车辆，其特征在于，所述整车控制器，具体用于：
对所述车辆的航向角与所述道路航向角之差与所述车辆的质心侧偏角求和，得到第一角度；
根据所述第一角度和所述预设预瞄距离，得到第一距离修正项；
对所述车辆的质心与参考路径的最近距离和所述第一距离修正项求和，得到所述第一循迹误差。
17.根据权利要求13所述的智能车辆，其特征在于，所述整车控制器，具体用于：
对所述第一循迹误差进行增益处理，得到增益处理后的第一循迹误差；
对所述第一循迹误差关于时间的变化率进行增益处理，得到增益处理后的所述变化率；
根据所述增益处理后的第一循迹误差和所述增益处理后的变化率，得到所述反馈前轮转角。
18.根据权利要求13所述的智能车辆，其特征在于，所述整车控制器，具体用于：
在所述根据所述第一前馈前轮转角和所述车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角之前，
根据目标预瞄距离和所述车辆的航向角与所述道路航向角之差，得到第二距离修正项，所述目标预瞄距离为所述车辆的振心；
根据所述第二距离修正项和车辆的质心距离参考路径的最近距离，得到第二循迹误差；
根据车辆的二自由度数学模型，得到所述第二循迹误差关于时间的二阶导函数，所述二阶导函数中包括前轴侧向力参数；
将所述二阶导函数的值设置为0，将求解得到的所述前轴侧向力参数对应的值作为所述前轴侧向力。
19.根据权利要求18所述的智能车辆，其特征在于，所述整车控制器，具体用于在所述根据所述第一前馈前轮转角和所述车辆的前轴侧向力对应的轮胎侧偏角，得到第二前馈前轮转角之前，
将所述前轴侧向力的取值作为横向轮胎力模型中的前轴侧向力的参数值，求解所述前轴侧向力对应的轮胎侧偏角；所述横向轮胎力模型中包括前轴侧向力与轮胎侧偏角的函数关系；
所述整车控制器，还具体用于对所述第一前馈前轮转角和所述轮胎侧偏角求差，得到所述第二前馈前轮转角。
20.根据权利要求11～19任一项所述的智能车辆，其特征在于，所述整车控制器，具体用于在根据车辆的速度参数和所述车辆的质心参数，获取第一前馈前轮转角之前，
根据所述车辆的质心纵向速度和所述车辆质心横向速度的商，得到当前质心侧偏角；
根据所述当前质心侧偏角与失稳质心侧偏角，判断所述车辆是否处于失稳状态，判断结果为是。
21.一种失稳车辆的控制装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于执行所述存储器存储的所述程序，当所述程序被执行时，所述处理器用于执行如权利要求1至10中任一所述的方法。
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