CN110588659A - 一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取方法及系统 - Google Patents
一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例涉及汽车技术领域,公开了一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取方法及系统,该方法包括:在车辆处于匀速行驶状态时,获取车辆的转向轮转向不同的偏转角时的电机扭矩输出值;根据电机扭矩输出值和车辆的驱动轮的轮胎半径,获取车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力;根据车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力,获得车辆的转向轮受到的侧向力;获取车辆的转向轮受到上述侧向力时的侧偏角;根据车辆的转向轮受到的侧向力和车辆的转向轮受到上述侧向力时的侧偏角,确定出侧向力与侧偏角的对应关系。实施本发明实施例,能够降低自动驾驶控制器的设计要求。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域,具体涉及一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取方法及系统。
背景技术
随着汽车制造技术的快速发展,汽车的自动驾驶逐渐成为了汽车制造商的研发对象。在汽车的自动驾驶中,自动驾驶控制器的设计需要用到车辆的轮胎参数,特别是车辆轮胎的侧向力与侧偏角的对应关系,其为设计自动驾驶控制器的重要参数。
在实践中发现,通过传统方法来推导车辆轮胎的侧向力与侧偏角对应关系的过程十分复杂,使得自动驾驶控制器的设计十分困难,所以亟需一种简单的车辆轮胎侧向力与侧偏角对应关系的获取方法,以降低自动驾驶控制器的设计要求。
发明内容
本发明实施例公开了一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取方法及系统,能够降低自动驾驶控制器的设计要求。
本发明实施例第一方面公开一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取方法,包括:
在车辆处于匀速行驶状态时,获取所述车辆的转向轮转向不同的偏转角时的电机扭矩输出值;
根据所述电机扭矩输出值和所述车辆的驱动轮的轮胎半径,获取所述车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力;
根据所述纵向力驱动力获得所述车辆的转向轮受到的侧向力;
获取所述转向轮受到所述侧向力时的侧偏角;
根据所述侧向力和所述侧偏角,确定出所述侧向力与所述侧偏角的对应关系。
作为一种可选的实施方式,在本发明实施例第一方面中,所述根据所述电机扭矩输出值和所述车辆的驱动轮的轮胎半径,获取所述车辆的驱动轮受到来自地面的纵向驱动力,包括:
根据所述电机扭矩输出值、所述车辆的驱动轮的轮胎半径以及结合以下公式,计算出所述车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力,即:
Fgd=T/R
其中,所述Fgd表示所述车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力,所述T表示所述电机扭矩输出值,所述R表示所述车辆的驱动轮的轮胎半径。
作为一种可选的实施方式,在本发明实施例第一方面中,在根据所述纵向驱动力获得所述车辆的转向轮受到的侧向力之前,所述方法还包括:
获取所述车辆的驱动轮受到的滚动阻力、获取所述车辆的非驱动轮受到的滚动阻力、获取所述车辆受到的空气阻力和坡道力以及获取所述车辆的转向轮的转向角;
以及,所述根据所述纵向驱动力获得所述车辆的转向轮受到的侧向力,包括:
当所述车辆的非驱动轮作为所述车辆的转向轮时,确定所述车辆的转向轮的转向角为所述车辆的非驱动轮的转向角;
根据所述纵向力驱动力、所述车辆的驱动轮和所述车辆的非驱动轮受到滚动阻力、所述车辆受到的空气阻力和坡道力、所述车辆的非驱动轮的转向角以及结合以下公式,获得所述车辆的转向轮受到的侧向力,即:
其中,所述Fc表示所述车辆的转向轮受到的侧向力,所述Fcr表示所述车辆的非驱动轮受到的侧向力,所述m表示所述车辆的质量,所述表示所述车辆侧向运动的速度,所述表示所述车辆的横摆角速率,所述Flr表示所述车辆的非驱动轮受到的滚动阻力,所述Fld=Fgd-Frd表示所述车辆的驱动轮受到的纵向合力,所述Fgd表示所述纵向力驱动力,所述表示Frd所述车辆的驱动轮受到的滚动阻力,所述FL表示所述车辆受到的空气阻力,所述FS表示所述车辆受到的坡道力,所述δr表示所述车辆的非驱动轮的转向角。
作为一种可选的实施方式,在本发明实施例第一方面中,在根据所述纵向驱动力获得所述车辆的转向轮受到的侧向力之前,所述方法还包括:
获取所述车辆的驱动轮受到的滚动阻力、获取所述车辆的非驱动轮受到的滚动阻力、获取所述车辆受到的空气阻力和坡道力以及获取所述车辆的转向轮的转向角;
以及,所述根据所述纵向驱动力获得所述车辆的转向轮受到的侧向力,包括:
当所述车辆的驱动轮作为所述车辆的转向轮时,确定所述车辆的转向轮的转向角为所述车辆的驱动轮的转向角;
根据所述纵向力驱动力、所述车辆的驱动轮和所述车辆的非驱动轮受到滚动阻力、所述车辆受到的空气阻力和坡道力、所述车辆的驱动轮的转向角以及结合以下公式,获得所述车辆的转向轮受到的侧向力,即:
其中,所述Fc表示所述车辆的转向轮受到的侧向力,所述Fcd表示所述车辆的驱动轮受到的侧向力,所述m表示所述车辆的质量,所述表示所述车辆侧向运动的速度,所述表示所述车辆的横摆角速率,所述Flr表示所述车辆的非驱动轮受到的滚动阻力,所述Fld=Fgd-Frd表示所述车辆的驱动轮受到的纵向合力,所述Fgd表示所述纵向力驱动力,所述Frd表示所述车辆的驱动轮受到的滚动阻力,所述FL表示所述车辆受到的空气阻力,所述FS表示所述车辆受到的坡道力,所述δd表示所述车辆的驱动轮的转向角。
作为一种可选的实施方式,在本发明实施例第一方面中,所述获取所述转向轮受到所述侧向力时的侧偏角,包括:
根据所述车辆纵向运动的速度、所述车辆侧向运动的速度、所述车辆的横摆角速度,所述转向轮受到所述侧向力时的偏转角以及结合以下公式,计算出所述转向轮受到所述侧向力时的侧偏角,即:
其中,所述α表示所述转向轮受到所述侧向力时的侧偏角,所述表示所述车辆侧向运动的速度,所述表示所述车辆纵向运动的速度,所述表示所述车辆的横摆角速率,所述l表示所述车辆质心到转向轮所在轴的距离,所述δ表示转向轮受到所述侧向力时的偏转角。
作为一种可选的实施方式,在本发明实施例第一方面中,所述根据所述侧向力和所述侧偏角,确定出所述侧向力与所述侧偏角的对应关系,包括:
根据所述侧向力和所述侧偏角,通过插值法确定出所述侧向力与所述侧偏角的对应关系。
本发明实施例第二方面公开一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取系统,包括:
第一获取单元,用于在车辆处于匀速行驶状态时,获取所述车辆的转向轮转向不同的偏转角时的电机扭矩输出值;
第二获取单元,用于根据所述电机扭矩输出值和所述车辆的驱动轮的轮胎半径,获取所述车辆的驱动轮受到来自地面的纵向驱动力;
第三获取单元,用于根据所述纵向力驱动力获得所述车辆的转向轮受到的侧向力;
第四获取单元,用于获取所述转向轮受到所述侧向力时的侧偏角;
确定单元,用于根据所述侧向力和所述侧偏角,确定出所述侧向力与所述侧偏角的对应关系。
作为一种可选的实施方式,在本发明实施例第二方面中,所述第二获取单元用于根据所述电机扭矩输出值和所述车辆的驱动轮的轮胎半径,获取所述车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力的方式具体为:
第二获取单元,用于根据所述电机扭矩输出值、所述车辆的驱动轮的轮胎半径以及结合以下公式,计算出所述车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力,即:
Fgd=T/R
其中,所述Fgd表示所述车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力,所述T表示所述电机扭矩输出值,所述R表示所述车辆的驱动轮的轮胎半径。
作为一种可选的实施方式,在本发明实施例第二方面中,所述系统还包括:
第五获取单元,用于在所述第三获取单元根据所述纵向驱动力获得所述车辆的转向轮受到的侧向力之前,获取所述车辆的驱动轮受到的滚动阻力、获取所述车辆的非驱动轮受到的滚动阻力、获取所述车辆受到的空气阻力和坡道力以及获取所述车辆的转向轮的转向角;
以及,所述第三获取单元用于根据所述纵向力驱动力获得所述车辆的转向轮受到的侧向力的方式具体为:
第三获取单元,用于当所述车辆的非驱动轮作为所述车辆的转向轮时,确定所述车辆的转向轮的转向角为所述车辆的非驱动轮的转向角;以及,根据所述纵向力驱动力、所述车辆的驱动轮和所述车辆的非驱动轮受到滚动阻力、所述车辆受到的空气阻力和坡道力、所述车辆的非驱动轮的转向角以及结合以下公式,获得所述车辆的转向轮受到的侧向力,即:
其中,所述Fc表示所述车辆的转向轮受到的侧向力,所述Fcr表示所述车辆的非驱动轮受到的侧向力,所述m表示所述车辆的质量,所述表示所述车辆侧向运动的速度,所述表示所述车辆的横摆角速率,所述Flr表示所述车辆的非驱动轮受到的滚动阻力,所述Fld=Fgd-Frd表示所述车辆的驱动轮受到的纵向合力,所述Fgd表示所述纵向力驱动力,所述表示Frd所述车辆的驱动轮受到的滚动阻力,所述FL表示所述车辆受到的空气阻力,所述FS表示所述车辆受到的坡道力,所述δr表示所述车辆的非驱动轮的转向角。
作为一种可选的实施方式,在本发明实施例第二方面中,所述系统还包括:
第六获取单元,用于在所述第三获取单元根据所述纵向驱动力获得所述车辆的转向轮受到的侧向力之前,获取所述车辆的驱动轮受到的滚动阻力、获取所述车辆的非驱动轮受到的滚动阻力、获取所述车辆受到的空气阻力和坡道力以及获取所述车辆的转向轮的转向角;
以及,所述第三获取单元用于根据所述纵向力驱动力获得所述车辆的转向轮受到的侧向力的方式具体为:
第三获取单元,当所述车辆的驱动轮作为所述车辆的转向轮时,确定所述车辆的转向轮的转向角为所述车辆的驱动轮的转向角;以及,根据所述纵向力驱动力、所述车辆的驱动轮和所述车辆的非驱动轮受到滚动阻力、所述车辆受到的空气阻力和坡道力、所述车辆的驱动轮的转向角以及结合以下公式,获得所述车辆的转向轮受到的侧向力,即:
其中,所述Fc表示所述车辆的转向轮受到的侧向力,所述Fcd表示所述车辆的驱动轮受到的侧向力,所述m表示所述车辆的质量,所述表示所述车辆侧向运动的速度,所述表示所述车辆的横摆角速率,所述Flr表示所述车辆的非驱动轮受到的滚动阻力,所述Fld=Fgd-Frd表示所述车辆的驱动轮受到的纵向合力,所述Fgd表示所述纵向力驱动力,所述Frd表示所述车辆的驱动轮受到的滚动阻力,所述FL表示所述车辆受到的空气阻力,所述FS表示所述车辆受到的坡道力,所述δd表示所述车辆的驱动轮的转向角。
作为一种可选的实施方式,在本发明实施例第二方面中,所述第四获取单元用于获取所述转向轮受到所述侧向力时的侧偏角的方式具体为:
第四获取单元,用于根据所述车辆纵向运动的速度、所述车辆侧向运动的速度、所述车辆的横摆角速度,所述转向轮受到所述侧向力时的偏转角以及结合以下公式,计算出所述转向轮受到所述侧向力时的侧偏角,即:
其中,所述α表示所述转向轮受到所述侧向力时的侧偏角,所述表示所述车辆侧向运动的速度,所述表示所述车辆纵向运动的速度,所述表示所述车辆的横摆角速率,所述l表示所述车辆质心到转向轮所在轴的距离,所述δ表示转向轮受到所述侧向力时的偏转角。
作为一种可选的实施方式,在本发明实施例第二方面中,所述确定单元用于根据所述侧向力和所述侧偏角,确定出所述侧向力与所述侧偏角的对应关系的方式具体为:
确定单元,用于根据所述侧向力和所述侧偏角,通过插值法确定出所述侧向力与所述侧偏角的对应关系。
本发明实施例第三方面公开一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取系统,包括:
存储有可执行程序代码的存储器;
与所述存储器耦合的处理器;
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码,执行本发明实施例第一方面公开的一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取方法。
本发明实施例第四方面公开一种计算机可读存储介质,其存储计算机程序,其中,所述计算机程序使得计算机执行本发明实施例第一方面公开的一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取方法。
本发明实施例第五方面公开一种计算机程序产品,当所述计算机程序产品在计算机上运行时,使得所述计算机执行本发明实施例第一方面的任意一种方法的部分或全部步骤。
本发明实施例第六方面公开一种应用发布平台,所述应用发布平台用于发布计算机程序产品,其中,当所述计算机程序产品在计算机上运行时,使得所述计算机执行本发明实施例第一方面的任意一种方法的部分或全部步骤。
与现有技术相比,本发明实施例具有以下有益效果:
本发明实施例中,获取系统可以在车辆处于匀速行驶状态时,采集车辆的转向轮转向不同的偏转角时的电机扭矩输出值,进而系统可以根据电机扭矩输出值获取到车辆的转向轮受到的侧向力,以及可以获取转向轮受到上述侧向力时的侧偏角,并根据车辆的转向轮受到的侧向力和对应的侧偏角确定出侧向力与侧偏角的对应关系。与传统的轮胎侧向力与侧偏角对应关系的推导方法相比较,本发明实施例不需要用到难以采集得到的车辆轮胎参数,而是根据容易采集的车辆参数(例如:车辆的转向轮的偏转角和车辆电机扭矩输出值等),结合车辆的运动学模型,即可确定出车辆轮胎的侧向力与侧偏角的对应关系,进而降低了自动驾驶控制器的设计要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例公开的一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取方法的流程示意图;
图2是本发明实施例公开的一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取系统的结构示意图;
图3是本发明实施例公开的另一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取系统的结构示意图;
图4是本发明实施例公开的又一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取系统的结构示意图;
图5是本发明实施例公开的一种辅助说明轮胎侧向力的示意图;
图6是本发明实施例公开的一种辅助说明轮胎侧偏角的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”和“第六”等是用于区别不同的对象,而不是用于描述特定顺序。本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明实施例公开了一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取方法及系统,能够降低自动驾驶控制器的设计要求。
下面将结合具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
实施例一
请参阅图1,图1是本发明实施例公开的一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取方法的流程示意图。如图1所示,该应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取方法可以包括以下步骤:
101、获取系统在车辆处于匀速行驶状态时,获取车辆的转向轮转向不同的偏转角时的电机扭矩输出值。
本发明实施例中,如图5所示,由于车辆轮胎的侧偏现象,在车辆轮胎的中心沿Y轴方向可以作用有“侧向力”,以及地面作用于车辆轮胎上的“侧偏力”;其中,“侧向力”与“侧偏力”为反作用力,其大小相等、方向相反。
需要说明的是,上述车辆轮胎的侧偏现象指的是:因轮胎的侧向弹性,轮胎在受到侧偏力的作用时,使轮胎的行驶方向偏离轮胎平面的现象。
需要进一步说明的是,如图6所示,轮胎滚动时由于轮胎侧偏力的存在,使得轮胎印迹的中心连线不再平行于轮胎平面,于是产生了如图所示的侧偏角α(即轮胎印迹的中心连线与轮胎平面的夹角)。本发明实施例中,主要讨论的是轮胎的“侧向力”与“侧偏角”的关系。
需要进一步说明的是,如上所述,轮胎的“侧偏角”指的是轮胎印迹的中心连线与轮胎平面的夹角;而轮胎的“偏转角”指的是在车辆轮胎转向时,保证轮胎正常滚动且不滑动的前提下,轮胎偏离车体的角度;也就是说,轮胎的“侧偏角”与“偏转角”是不相同的。
另外,如步骤104所描述的内容,由于轮胎的“侧偏角”容易采集,所以可以通过轮胎的“侧偏角”以及步骤104中所描述的其他车辆参数计算出轮胎的“侧偏角”,进而方便后续确定出轮胎的侧向力与侧偏角的关系。
本发明实施例中,该轮胎侧向力与侧偏角对应关系的获取方法可以适用于转向轮和驱动轮都为车辆前轮,非驱动轮为车辆后轮的车辆。在另一些可选的实施方式中,该轮胎侧向力与侧偏角对应关系的获取方法还可以适用于转向轮为车辆前轮,驱动轮为车辆后轮的车辆;还可以使用于转向轮为车辆后轮,驱动轮为车辆前轮的车辆,本发明实施例不作限定。
本发明实施例中,获取系统可以通过PID反馈控制器(即比例-积分-微分反馈控制器)控制车辆处于匀速行驶状态,并在车辆处于匀速行驶状态时,获取车辆的转向轮转向不同的偏转角时的电机扭矩输出值。
例如:在车辆保持5km/h的速度匀速行驶时,采集到车辆的转向轮的偏转角为a度时电机扭矩输出值为A;车辆的转向轮的偏转角为b度时电机扭矩输出值为B;车辆的转向轮的偏转角为c度时电机扭矩输出值为C;进而获取系统可以将采集到的多组数据存储起来作为获取系统后续通过插值法确定侧向力与侧偏角的对应关系的计算数据。
102、获取系统根据电机扭矩输出值和车辆的驱动轮的轮胎半径,获取车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力。
本发明实施例中,获取系统可以通过车辆的驱动轮的转矩平衡关系获取车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力,即可以根据电机扭矩输出值和车辆的驱动轮的轮胎半径,获取车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力。
作为一种可选的实施方式,获取系统根据电机扭矩输出值和车辆的驱动轮的轮胎半径,获取车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力的方式可以为:获取系统根据电机扭矩输出值、车辆的驱动轮的轮胎半径以及结合以下公式,计算出车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力,即:
Fgd=T/R
其中,Fgd表示车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力,T表示电机扭矩输出值,R表示车辆的驱动轮的轮胎半径。
实施上述方法,获取系统可以通过车辆轮胎的转矩平衡关系获取车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力,在此过程中只需用到车辆的电机扭矩输出值以及车辆的驱动轮的轮胎半径,这些数据都容易采集到,进而降低了车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力的具体数值的采集难度。
103、获取系统根据车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力获得车辆的转向轮受到的侧向力。
本发明实施例中,获取系统可以通过车辆的轮胎的滚动阻力模型计算出车辆的驱动轮和非驱动轮受到的滚动阻力,并获取车辆受到的空气阻力和坡道力,进而可以根据车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力、车辆的驱动轮和非驱动轮受到的滚动阻力、车辆受到的空气阻力和坡道力以及车辆的转向轮的转向角计算出车辆的转向轮受到的侧向力。
其中,轮胎滚动阻力指的是当充气轮胎在理想路面(通常指平坦的干、硬路面)上直线滚动时,其外缘中心对称面与车轮滚动方向一致,所受到的与滚动方向相反的阻力即为轮胎滚动阻力;轮胎滚动阻力模型是一种数学模型,获取系统可以通过该数学模型来计算出车辆的非驱动轮受到的纵向力。
作为一种可选的实施方式,获取系统在根据车辆的驱动力受到的来自地面的纵向驱动力获得车辆的转向轮受到的侧向力之前,还可以获取车辆的驱动轮受到的滚动阻力、获取车辆的非驱动轮受到的滚动阻力、获取车辆受到的空气阻力和坡道力以及获取车辆的转向轮的转向角。
其中,获取系统根据可以根据以下公式计算出车辆的非驱动轮受到的滚动阻力,即:
其中,Frr表示车辆的非驱动轮受到滚动阻力,Fzr表示车辆的非驱动轮受到的垂向载荷,vlr表示车辆的非驱动轮的纵向运动速度,fR0表示滚动阻力0阶系数,fR1表示滚动阻力1阶系数,fR2表示滚动阻力4阶系数。
需要说明的是:车辆的非驱动轮受到的垂向载荷:
其中,Fzr表示车辆的非驱动轮受到的垂向载荷,a表示车辆质心到非驱动轮所在轴的距离,b表示车辆质心到驱动轮所在轴的距离,m表示车辆的质量,g表示重力加速度。
车辆的非驱动轮的纵向运动速度:
其中,vlr表示车辆的非驱动轮的纵向运动速度,表示车辆侧向运动的速度,表示车辆纵向运动的速度,δr表示车辆的非驱动轮的转向角。
获取系统还可以根据以下公式计算出车辆的驱动轮受到的滚动阻力,即:
其中,Frd表示车辆的驱动轮受到滚动阻力,Fzd表示车辆的驱动轮受到的垂向载荷,vld表示车辆的驱动轮的纵向运动速度,fR0表示滚动阻力0阶系数,fR1表示滚动阻力1阶系数,fR2表示滚动阻力4阶系数。
需要说明的是:车辆的驱动轮受到的垂向载荷:
其中,Fzd表示车辆的驱动轮受到的垂向载荷,a表示车辆质心到非驱动轮所在轴的距离,b表示车辆质心到驱动轮所在轴的距离,m表示车辆的质量,g表示重力加速度。
车辆的驱动轮的纵向运动速度:
其中,vld表示车辆的驱动轮的纵向运动速度,表示车辆侧向运动的速度,表示车辆纵向运动的速度,δd表示车辆的驱动轮的转向角。
需要进一步说明的是:获取系统可以根据以下公式获取车辆受到的空气阻力,即:
FL=0.5ρACxv2
其中,FL表示车辆受到的空气阻力,ρ表示空气密度,A表示车辆的迎风面积,Cx表示空气阻力系数,v表示车辆的运动速度。
获取系统还可以根据以下公式获取车辆受到的坡道力,即:
FS=mg sinθ
其中,FS表示车辆受到的坡道力,m表示车辆的质量,g表示重力常数,θ表示车辆的俯仰角度(因为FS的车辆重力补偿主要依赖于车辆姿态估计反馈的俯仰角度的精准度)。
实施上述方法,可以通过容易获得的数据以及简单的计算方法获取到车辆的驱动轮受到的滚动阻力、车辆的非驱动轮受到的滚动阻力、车辆受到的空气阻力、坡道力以及车辆的转向轮的转向角,进而能够降低自动驾驶控制器的设计要求。
作为一种可选的实施方式,获取系统根据车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力获得车辆的转向轮受到的侧向力的方式可以是:当车辆的非驱动轮作为车辆的转向轮时,确定车辆的转向轮的转向角为车辆的非驱动轮的转向角;
根据车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向力驱动力、车辆的驱动轮和车辆的非驱动轮受到滚动阻力、车辆受到的空气阻力和坡道力、车辆的非驱动轮的转向角以及结合以下公式,获得车辆的转向轮受到的侧向力,即:
其中,Fc表示车辆的转向轮受到的侧向力,Fcr表示车辆的非驱动轮受到的侧向力,m表示车辆的质量,表示车辆侧向运动的速度,表示车辆的横摆角速率,Flr=Frr表示车辆的非驱动轮受到的滚动阻力,Fld=Fgd-Frd表示车辆的驱动轮受到的纵向合力,Fgd表示车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向力驱动力,表示Frd车辆的驱动轮受到的滚动阻力,FL表示车辆受到的空气阻力,FS表示车辆受到的坡道力,δr表示车辆的非驱动轮的转向角。
需要说明的是:可以由以下公式推导得到,即:
其中,Fcd表示车辆的驱动轮受到的侧向力,Fcr表示车辆的非驱动轮受到的侧向力,表示车辆的纵向加速度,m表示车辆的质量,表示车辆侧向运动的速度,表示车辆的横摆角速率,Flr=Frr表示车辆的非驱动轮受到的滚动阻力,Fld=Fgd-Frd表示车辆的驱动轮受到的纵向合力,Fgd表示车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向力驱动力,表示Frd车辆的驱动轮受到的滚动阻力,FL表示车辆受到的空气阻力,FS表示车辆受到的坡道力,δd表示车辆的驱动轮的转向角,δr表示车辆的非驱动轮的转向角。
可以理解的是:当车辆的非驱动轮作为车辆的转向轮时,则车辆的驱动轮不执行转向,所以驱动轮的转向角δd=0°,又因为步骤101将车辆控制在匀速行驶状态,所以车辆的纵向加速度为进而整理可以得到上式,即:
实施上述方法,可以在车辆的非驱动轮作为转向轮时,通过容易获得的数据以及简单的计算方法获取到车辆的转向轮受到的侧向力,进而能够降低自动驾驶控制器的设计要求。
作为另一种可选的实施方式,获取系统根据车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力获得车辆的转向轮受到的侧向力的方式可以是:当车辆的驱动轮作为车辆的转向轮时,确定车辆的转向轮的转向角为车辆的驱动轮的转向角;
根据车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向力驱动力、车辆的驱动轮和车辆的非驱动轮受到滚动阻力、车辆受到的空气阻力和坡道力、车辆的驱动轮的转向角以及结合以下公式,获得车辆的转向轮受到的侧向力,即:
其中,Fc表示车辆的转向轮受到的侧向力,Fcd表示车辆的驱动轮受到的侧向力,m表示车辆的质量,表示车辆侧向运动的速度,表示车辆的横摆角速率,Flr=Frr表示车辆的非驱动轮受到的滚动阻力,Fld=Fgd-Frd表示车辆的驱动轮受到的纵向合力,Fgd表示车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向力驱动力,Frd表示车辆的驱动轮受到的滚动阻力,FL表示车辆受到的空气阻力,FS表示车辆受到的坡道力,δd表示车辆的驱动轮的转向角。
需要说明的是:可以由以下公式推导得到,即:
其中,Fcd表示车辆的驱动轮受到的侧向力,Fcr表示车辆的非驱动轮受到的侧向力,表示车辆的纵向加速度,m表示车辆的质量,表示车辆侧向运动的速度,表示车辆的横摆角速率,Flr=Frr表示车辆的非驱动轮受到的滚动阻力,Fld=Fgd-Frd表示车辆的驱动轮受到的纵向合力,Fgd表示车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向力驱动力,表示Frd车辆的驱动轮受到的滚动阻力,FL表示车辆受到的空气阻力,FS表示车辆受到的坡道力,δd表示车辆的驱动轮的转向角,δr表示车辆的非驱动轮的转向角。
可以理解的是:当车辆的驱动轮作为车辆的转向轮时,则车辆的非驱动轮不执行转向,所以车辆的非驱动轮的转向角δr=0°,又因为步骤101将车辆控制在匀速行驶状态,所以车辆的纵向加速度为进而整理可以得到上式,即:
实施上述方法,可以在车辆的驱动轮作为转向轮时,通过容易获得的数据以及简单的计算方法获取到车辆的转向轮受到的侧向力,进而能够降低自动驾驶控制器的设计要求。
104、获取系统获取车辆的转向轮受到上述侧向力时的侧偏角。
作为一种可选的实施方式,获取系统获取车辆的转向轮受到上述侧向力时的侧偏的方式可以是:获取系统根据车辆纵向运动的速度、车辆侧向运动的速度、车辆的横摆角速度、车辆的转向轮受到上述侧向力时的偏转角以及结合以下公式,计算出车辆的转向轮受到上述侧向力时的侧偏角,即:
其中,α表示车辆的转向轮受到上述侧向力时的侧偏角,表示车辆侧向运动的速度,表示车辆纵向运动的速度,表示车辆的横摆角速率,l表示车辆质心到转向轮所在轴的距离,δ表示车辆的转向轮受到上述侧向力时的偏转角。
需要说明的是:上述公式可以由以下公式:α=tan-1(vc/vl)推导获得;其中,α表示车辆的转向轮受到上述侧向力时的侧偏角,vc表示车辆的转向轮在侧向的速度,vl表示车辆的转向轮在纵向的速度。
需要进一步说明的是:由于车辆的转向轮在侧向的速度vc,以及车辆的转向轮在纵向的速度vl很难直接获取到,所以可以通过车辆在纵轴方向上的车辆速度vxf以及车辆在横轴方向上的车辆速度vyf(需要进一步说明的是:vc和vl表示的为车轮的速度,而vxf和vyf表示的为车辆的行驶速度),获得车辆的转向轮在侧向的速度vc,即:vc=vyf cosδ-vxf sinδ;以及获得车辆的转向轮在纵向的速度vl,即:vl=vyf sinδ+vxf cosδ;
又因为以及进而可以推导出上述公式,即:
实施上述方法,获取系统可以根据车辆纵向运动的速度、车辆侧向运动的速度以及车辆的转向轮受到上述侧向力时的偏转角获取车辆的转向轮受到上述侧向力时的侧偏角,由于车辆的运动速度可以通过车辆的定位模块获取,车辆的转向轮的偏转角也容易获得,进而降低了车辆转向轮的侧偏角的获取难度。
105、获取系统根据车辆的转向轮受到的侧向力和车辆的转向轮受到上述侧向力时的侧偏角,确定出侧向力与侧偏角的对应关系。
本发明实施例中,获取系统可以根据步骤103获得的车辆的转向轮受到的侧向力的计算公式以及步骤104获得的车辆的转向轮受到上述侧向力时的侧偏角的计算公式,将步骤101采集到的多组车辆的转向轮转向不同的偏转角时的电机扭矩输出值T以及对应的转向轮的偏转角δ代入上述的公式,既可以获得多组车辆的转向轮受到的侧向力Fc以及车辆的转向轮受到上述侧向力时的侧偏角α;
进一步地,获取系统可以根据多组侧向力和对应的侧偏角,通过插值法确定出侧向力与侧偏角的对应关系;
需要说明的是:上述的插值法又称“内插法”,是利用函数f(x)在某区间中已知的若干点的函数值,作出适当的特定函数,在区间的其他点上用这特定函数的值作为函数f(x)的近似值,这种方法就称为插值法;另外,不同车辆或者不同车辆轮胎的侧向力与侧偏角的对应关系可能是相同的,也可能是不同的,具体的关系式可以是由开发人员根据大量的开发数据确定的,本发明实施例不作限定。
可见,实施图1所描述的方法,获取系统可以在车辆处于匀速行驶状态时,采集车辆的转向轮转向不同的偏转角时的电机扭矩输出值,进而系统可以根据电机扭矩输出值获取到车辆的转向轮受到的侧向力,以及可以获取转向轮受到上述侧向力时的侧偏角,并根据车辆的转向轮受到的侧向力和对应的侧偏角确定出侧向力与侧偏角的对应关系。与传统的轮胎侧向力与侧偏角对应关系的推导方法相比较,本发明实施例不需要用到难以采集得到的车辆轮胎参数,而是根据容易采集的车辆参数(例如:车辆的转向轮的偏转角和车辆电机扭矩输出值等),结合车辆的运动学模型,即可确定出车辆轮胎的侧向力与侧偏角的对应关系,进而降低了自动驾驶控制器的设计要求。
实施例二
请参阅图2,图2是本发明实施例公开的一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取系统的结构示意图。如图2所示,该获取系统可以包括:
第一获取单元201,用于在车辆处于匀速行驶状态时,获取车辆的转向轮转向不同的偏转角时的电机扭矩输出值;
第二获取单元202,用于根据电机扭矩输出值和车辆的驱动轮的轮胎半径,获取车辆的驱动轮受到来自地面的纵向驱动力;
第三获取单元203,用于根据车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向力驱动力获得车辆的转向轮受到的侧向力;
第四获取单元204,用于获取车辆的转向轮受到上述侧向力时的侧偏角;
确定单元205,用于根据车辆的转向轮受到的侧向力和车辆的转向轮受到上述侧向力时的侧偏角,确定出侧向力与侧偏角的对应关系。
可见,实施图2所描述的系统,可以在车辆处于匀速行驶状态时,采集车辆的转向轮转向不同的偏转角时的电机扭矩输出值,进而系统可以根据电机扭矩输出值获取到车辆的转向轮受到的侧向力,以及可以获取转向轮受到上述侧向力时的侧偏角,并根据车辆的转向轮受到的侧向力和对应的侧偏角确定出侧向力与侧偏角的对应关系。与传统的轮胎侧向力与侧偏角对应关系的推导方法相比较,本发明实施例不需要用到难以采集得到的车辆轮胎参数,而是根据容易采集的车辆参数(例如:车辆的转向轮的偏转角和车辆电机扭矩输出值等),结合车辆的运动学模型,即可确定出车辆轮胎的侧向力与侧偏角的对应关系,进而降低了自动驾驶控制器的设计要求。
实施例三
请参阅图3,图3是本发明实施例公开的另一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取系统的结构示意图。其中,图3所示的应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取系统是由图2所示的应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取系统进行优化得到的。与图2所示的应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取系统相比较,图3所示的应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取系统还可以包括:
第五获取单元206,用于在第三获取单元203根据纵向驱动力获得车辆的转向轮受到的侧向力之前,获取车辆的驱动轮受到的滚动阻力、获取车辆的非驱动轮受到的滚动阻力、获取车辆受到的空气阻力和坡道力以及获取车辆的转向轮的转向角;
以及,第三获取单元203用于根据纵向力驱动力获得车辆的转向轮受到的侧向力的方式具体可以为:
第三获取单元203,用于当车辆的非驱动轮作为车辆的转向轮时,确定车辆的转向轮的转向角为车辆的非驱动轮的转向角;以及,根据纵向力驱动力、车辆的驱动轮和车辆的非驱动轮受到滚动阻力、车辆受到的空气阻力和坡道力、车辆的非驱动轮的转向角以及结合以下公式,获得车辆的转向轮受到的侧向力,即:
其中,Fc表示车辆的转向轮受到的侧向力,Fcr表示车辆的非驱动轮受到的侧向力,m表示车辆的质量,表示车辆侧向运动的速度,表示车辆的横摆角速率,Flr表示车辆的非驱动轮受到的滚动阻力,Fld=Fgd-Frd表示车辆的驱动轮受到的纵向合力,Fgd表示纵向力驱动力,表示Frd车辆的驱动轮受到的滚动阻力,FL表示车辆受到的空气阻力,FS表示车辆受到的坡道力,δr表示车辆的非驱动轮的转向角。
作为一种可选的实施方式,第二获取单元用于根据所述电机扭矩输出值和所述车辆的驱动轮的轮胎半径,获取所述车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力的方式具体为:
第二获取单元,用于根据所述电机扭矩输出值、所述车辆的驱动轮的轮胎半径以及结合以下公式,计算出所述车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力,即:
Fgd=T/R
其中,所述Fgd表示所述车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力,所述T表示所述电机扭矩输出值,所述R表示所述车辆的驱动轮的轮胎半径。
实施上述方法,获取系统可以通过车辆轮胎的转矩平衡关系获取车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力,在此过程中只需用到车辆的电机扭矩输出值以及车辆的驱动轮的轮胎半径,这些数据都容易采集到,进而降低了车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力的具体数值的采集难度。
作为一种可选的实施方式,该获取系统还可以包括:
第六获取单元207,用于在第三获取单元203根据纵向驱动力获得车辆的转向轮受到的侧向力之前,获取车辆的驱动轮受到的滚动阻力、获取车辆的非驱动轮受到的滚动阻力、获取车辆受到的空气阻力和坡道力以及获取车辆的转向轮的转向角;
以及,第三获取单元203用于根据纵向力驱动力获得车辆的转向轮受到的侧向力的方式具体可以为:
第三获取单元203,当车辆的驱动轮作为车辆的转向轮时,确定车辆的转向轮的转向角为车辆的驱动轮的转向角;以及,根据纵向力驱动力、车辆的驱动轮和车辆的非驱动轮受到滚动阻力、车辆受到的空气阻力和坡道力、车辆的驱动轮的转向角以及结合以下公式,获得车辆的转向轮受到的侧向力,即:
其中,Fc表示车辆的转向轮受到的侧向力,Fcd表示车辆的驱动轮受到的侧向力,m表示车辆的质量,表示车辆侧向运动的速度,表示车辆的横摆角速率,Flr表示车辆的非驱动轮受到的滚动阻力,Fld=Fgd-Frd表示车辆的驱动轮受到的纵向合力,Fgd表示纵向力驱动力,Frd表示车辆的驱动轮受到的滚动阻力,FL表示车辆受到的空气阻力,FS表示车辆受到的坡道力,δd表示车辆的驱动轮的转向角。
实施上述方法,可以在车辆的驱动轮作为转向轮时,通过容易获得的数据以及简单的计算方法获取到车辆的转向轮受到的侧向力,进而能够降低自动驾驶控制器的设计要求。
作为一种可选的实施方式,第四获取单元204用于获取转向轮受到上述侧向力时的侧偏角的方式具体可以为:
第四获取单元204,用于根据车辆纵向运动的速度、车辆侧向运动的速度、车辆的横摆角速度,转向轮受到上述侧向力时的偏转角以及结合以下公式,计算出转向轮受到上述侧向力时的侧偏角,即:
其中,α表示转向轮受到上述侧向力时的侧偏角,表示车辆侧向运动的速度,表示车辆纵向运动的速度,表示车辆的横摆角速率,l表示车辆质心到转向轮所在轴的距离,δ表示转向轮受到上述侧向力时的偏转角。
实施上述方法,获取系统可以根据车辆纵向运动的速度、车辆侧向运动的速度以及车辆的转向轮受到上述侧向力时的偏转角获取车辆的转向轮受到上述侧向力时的侧偏角,由于车辆的运动速度可以通过车辆的定位模块获取,车辆的转向轮的偏转角也容易获得,进而降低了车辆转向轮的侧偏角的获取难度。
作为一种可选的实施方式,确定单元205用于根据车辆的转向轮受到的侧向力和车辆的转向轮受到上述侧向力时的侧偏角,确定出侧向力与侧偏角的对应关系的方式具体可以为:
确定单元205,用于根据车辆的转向轮受到的侧向力和车辆的转向轮受到上述侧向力时的侧偏角,通过插值法确定出侧向力与侧偏角的对应关系。
实施上述方法,获取系统可以通过插值法确定出侧向力与侧偏角的对应关系,由于通过插值法的推导过程中运用的数据都容易获取,降低了车辆轮胎侧向力与侧偏角对应关系的获取难度,进而降低了自动驾驶控制器的设计要求。
可见,与实施图2所描述的系统相比较,实施图3所描述的系统,还可以在车辆的非驱动轮作为转向轮时,通过容易获得的数据以及简单的计算方法获取到车辆的转向轮受到的侧向力,进而能够降低自动驾驶控制器的设计要求。
实施例四
请参阅图4,图4是本发明实施例公开的又一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取系统的结构示意图。如图4所示,该应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取系统可以包括:
存储有可执行程序代码的存储器401;
与存储器401耦合的处理器402;
其中,处理器402调用存储器401中存储的可执行程序代码,执行图1所描述的一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取方法。
本发明实施例公开一种计算机可读存储介质,其存储计算机程序,其中,该计算机程序使得计算机执行图1所描述的一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取方法。
本发明实施例还公开一种应用发布平台,其中,应用发布平台用于发布计算机程序产品,其中,当计算机程序产品在计算机上运行时,使得计算机执行如以上各方法实施例中的方法的部分或全部步骤。
应理解,说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此,在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外,这些特定特征、结构或特性可以以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。本领域技术人员也应该知悉,说明书中所描述的实施例均属于可选实施例,所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
在本发明的各种实施例中,应理解,上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的必然先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物单元,即可位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。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单元的形式实现。
上述集成的单元若以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可获取的存储器中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或者部分,可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储器中,包括若干请求用以使得一台计算机设备(可以为个人计算机、服务器或者网络设备等,具体可以是计算机设备中的处理器)执行本发明的各个实施例上述方法的部分或全部步骤。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序可以存储于一计算机可读存储介质中,存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存储器(Random Access Memory,RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory,PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory,EPROM)、一次可编程只读存储器(One-time Programmable Read-Only Memory,OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory,EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory,CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
以上对本发明实施例公开的一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取方法及系统进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (14)
1.一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取方法,其特征在于,所述方法包括:
在车辆处于匀速行驶状态时,获取所述车辆的转向轮转向不同的偏转角时的电机扭矩输出值;
根据所述电机扭矩输出值和所述车辆的驱动轮的轮胎半径,获取所述车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力;
根据所述纵向力驱动力获得所述车辆的转向轮受到的侧向力;
获取所述转向轮受到所述侧向力时的侧偏角;
根据所述侧向力和所述侧偏角,确定出所述侧向力与所述侧偏角的对应关系。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述电机扭矩输出值和所述车辆的驱动轮的轮胎半径,获取所述车辆的驱动轮受到来自地面的纵向驱动力,包括:
根据所述电机扭矩输出值、所述车辆的驱动轮的轮胎半径以及结合以下公式,计算出所述车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力,即:
Fgd=T/R
其中,所述Fgd表示所述车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力,所述T表示所述电机扭矩输出值,所述R表示所述车辆的驱动轮的轮胎半径。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在根据所述纵向驱动力获得所述车辆的转向轮受到的侧向力之前,所述方法还包括:
获取所述车辆的驱动轮受到的滚动阻力、获取所述车辆的非驱动轮受到的滚动阻力、获取所述车辆受到的空气阻力和坡道力以及获取所述车辆的转向轮的转向角;
以及,所述根据所述纵向驱动力获得所述车辆的转向轮受到的侧向力,包括:
当所述车辆的非驱动轮作为所述车辆的转向轮时,确定所述车辆的转向轮的转向角为所述车辆的非驱动轮的转向角;
根据所述纵向力驱动力、所述车辆的驱动轮和所述车辆的非驱动轮受到滚动阻力、所述车辆受到的空气阻力和坡道力、所述车辆的非驱动轮的转向角以及结合以下公式,获得所述车辆的转向轮受到的侧向力,即:
其中,所述Fc表示所述车辆的转向轮受到的侧向力,所述Fcr表示所述车辆的非驱动轮受到的侧向力,所述m表示所述车辆的质量,所述表示所述车辆侧向运动的速度,所述表示所述车辆的横摆角速率,所述Flr表示所述车辆的非驱动轮受到的滚动阻力,所述Fld=Fgd-Frd表示所述车辆的驱动轮受到的纵向合力,所述Fgd表示所述纵向力驱动力,所述表示Frd所述车辆的驱动轮受到的滚动阻力,所述FL表示所述车辆受到的空气阻力,所述FS表示所述车辆受到的坡道力,所述δr表示所述车辆的非驱动轮的转向角。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在根据所述纵向驱动力获得所述车辆的转向轮受到的侧向力之前,所述方法还包括:
获取所述车辆的驱动轮受到的滚动阻力、获取所述车辆的非驱动轮受到的滚动阻力、获取所述车辆受到的空气阻力和坡道力以及获取所述车辆的转向轮的转向角;
以及,所述根据所述纵向驱动力获得所述车辆的转向轮受到的侧向力,包括:
当所述车辆的驱动轮作为所述车辆的转向轮时,确定所述车辆的转向轮的转向角为所述车辆的驱动轮的转向角;
根据所述纵向力驱动力、所述车辆的驱动轮和所述车辆的非驱动轮受到滚动阻力、所述车辆受到的空气阻力和坡道力、所述车辆的驱动轮的转向角以及结合以下公式,获得所述车辆的转向轮受到的侧向力,即:
其中,所述Fc表示所述车辆的转向轮受到的侧向力,所述Fcd表示所述车辆的驱动轮受到的侧向力,所述m表示所述车辆的质量,所述表示所述车辆侧向运动的速度,所述表示所述车辆的横摆角速率,所述Flr表示所述车辆的非驱动轮受到的滚动阻力,所述Fld=Fgd-Frd表示所述车辆的驱动轮受到的纵向合力,所述Fgd表示所述纵向力驱动力,所述Frd表示所述车辆的驱动轮受到的滚动阻力,所述FL表示所述车辆受到的空气阻力,所述FS表示所述车辆受到的坡道力,所述δd表示所述车辆的驱动轮的转向角。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取所述转向轮受到所述侧向力时的侧偏角,包括:
根据所述车辆纵向运动的速度、所述车辆侧向运动的速度、所述车辆的横摆角速度,所述转向轮受到所述侧向力时的偏转角以及结合以下公式,计算出所述转向轮受到所述侧向力时的侧偏角,即:
其中,所述α表示所述转向轮受到所述侧向力时的侧偏角,所述表示所述车辆侧向运动的速度,所述表示所述车辆纵向运动的速度,所述表示所述车辆的横摆角速率,所述l表示所述车辆质心到转向轮所在轴的距离,所述δ表示转向轮受到所述侧向力时的偏转角。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述侧向力和所述侧偏角,确定出所述侧向力与所述侧偏角的对应关系,包括:
根据所述侧向力和所述侧偏角,通过插值法确定出所述侧向力与所述侧偏角的对应关系。
7.一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取系统,其特征在于,所述系统包括:
第一获取单元,用于在车辆处于匀速行驶状态时,获取所述车辆的转向轮转向不同的偏转角时的电机扭矩输出值;
第二获取单元,用于根据所述电机扭矩输出值和所述车辆的驱动轮的轮胎半径,获取所述车辆的驱动轮受到来自地面的纵向驱动力;
第三获取单元,用于根据所述纵向力驱动力获得所述车辆的转向轮受到的侧向力;
第四获取单元,用于获取所述转向轮受到所述侧向力时的侧偏角;
确定单元,用于根据所述侧向力和所述侧偏角,确定出所述侧向力与所述侧偏角的对应关系。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述第二获取单元用于根据所述电机扭矩输出值和所述车辆的驱动轮的轮胎半径,获取所述车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力的方式具体为:
第二获取单元,用于根据所述电机扭矩输出值、所述车辆的驱动轮的轮胎半径以及结合以下公式,计算出所述车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力,即:
Fgd=T/R
其中,所述Fgd表示所述车辆的驱动轮受到的来自地面的纵向驱动力,所述T表示所述电机扭矩输出值,所述R表示所述车辆的驱动轮的轮胎半径。
9.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:
第五获取单元,用于在所述第三获取单元根据所述纵向驱动力获得所述车辆的转向轮受到的侧向力之前,获取所述车辆的驱动轮受到的滚动阻力、获取所述车辆的非驱动轮受到的滚动阻力、获取所述车辆受到的空气阻力和坡道力以及获取所述车辆的转向轮的转向角;
以及,所述第三获取单元用于根据所述纵向力驱动力获得所述车辆的转向轮受到的侧向力的方式具体为:
第三获取单元,用于当所述车辆的非驱动轮作为所述车辆的转向轮时,确定所述车辆的转向轮的转向角为所述车辆的非驱动轮的转向角;以及,根据所述纵向力驱动力、所述车辆的驱动轮和所述车辆的非驱动轮受到滚动阻力、所述车辆受到的空气阻力和坡道力、所述车辆的非驱动轮的转向角以及结合以下公式,获得所述车辆的转向轮受到的侧向力,即:
其中,所述Fc表示所述车辆的转向轮受到的侧向力,所述Fcr表示所述车辆的非驱动轮受到的侧向力,所述m表示所述车辆的质量,所述表示所述车辆侧向运动的速度,所述表示所述车辆的横摆角速率,所述Flr表示所述车辆的非驱动轮受到的滚动阻力,所述Fld=Fgd-Frd表示所述车辆的驱动轮受到的纵向合力,所述Fgd表示所述纵向力驱动力,所述表示Frd所述车辆的驱动轮受到的滚动阻力,所述FL表示所述车辆受到的空气阻力,所述FS表示所述车辆受到的坡道力,所述δr表示所述车辆的非驱动轮的转向角。
10.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:
第六获取单元,用于在所述第三获取单元根据所述纵向驱动力获得所述车辆的转向轮受到的侧向力之前,获取所述车辆的驱动轮受到的滚动阻力、获取所述车辆的非驱动轮受到的滚动阻力、获取所述车辆受到的空气阻力和坡道力以及获取所述车辆的转向轮的转向角;
以及,所述第三获取单元用于根据所述纵向力驱动力获得所述车辆的转向轮受到的侧向力的方式具体为:
第三获取单元,当所述车辆的驱动轮作为所述车辆的转向轮时,确定所述车辆的转向轮的转向角为所述车辆的驱动轮的转向角;以及,根据所述纵向力驱动力、所述车辆的驱动轮和所述车辆的非驱动轮受到滚动阻力、所述车辆受到的空气阻力和坡道力、所述车辆的驱动轮的转向角以及结合以下公式,获得所述车辆的转向轮受到的侧向力,即:
其中,所述Fc表示所述车辆的转向轮受到的侧向力,所述Fcd表示所述车辆的驱动轮受到的侧向力,所述m表示所述车辆的质量,所述表示所述车辆侧向运动的速度,所述表示所述车辆的横摆角速率,所述Flr表示所述车辆的非驱动轮受到的滚动阻力,所述Fld=Fgd-Frd表示所述车辆的驱动轮受到的纵向合力,所述Fgd表示所述纵向力驱动力,所述Frd表示所述车辆的驱动轮受到的滚动阻力,所述FL表示所述车辆受到的空气阻力,所述FS表示所述车辆受到的坡道力,所述δd表示所述车辆的驱动轮的转向角。
11.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述第四获取单元用于获取所述转向轮受到所述侧向力时的侧偏角的方式具体为:
第四获取单元,用于根据所述车辆纵向运动的速度、所述车辆侧向运动的速度、所述车辆的横摆角速度,所述转向轮受到所述侧向力时的偏转角以及结合以下公式,计算出所述转向轮受到所述侧向力时的侧偏角,即:
其中,所述α表示所述转向轮受到所述侧向力时的侧偏角,所述表示所述车辆侧向运动的速度,所述表示所述车辆纵向运动的速度,所述表示所述车辆的横摆角速率,所述l表示所述车辆质心到转向轮所在轴的距离,所述δ表示转向轮受到所述侧向力时的偏转角。
12.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述确定单元用于根据所述侧向力和所述侧偏角,确定出所述侧向力与所述侧偏角的对应关系的方式具体为:
确定单元,用于根据所述侧向力和所述侧偏角,通过插值法确定出所述侧向力与所述侧偏角的对应关系。
13.一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取系统,其特征在于,所述系统包括存储有可执行程序代码的存储器,以及与所述存储器耦合的处理器;其中,所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码,执行权利要求1~6任一项所述的应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取方法。
14.一种计算机可读存储介质,其存储计算机程序,其中,所述计算机程序使得计算机执行权利要求1~6任一项所述的应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取方法。
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CN201910848761.5A Active CN110588659B (zh) | 2019-09-09 | 2019-09-09 | 一种应用于自动驾驶控制器的轮胎参数获取方法及系统 |
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Citations (5)
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US20040019417A1 (en) * | 2002-04-23 | 2004-01-29 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Wheel grip factor estimation apparatus |
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CN108482363A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-09-04 | 吉林大学 | 车辆横摆稳定性预测模型控制方法 |
-
2019
- 2019-09-09 CN CN201910848761.5A patent/CN110588659B/zh active Active
Patent Citations (5)
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