CN110861636A - 一种自动驾驶汽车对开路面的制动控制方法 - Google Patents

一种自动驾驶汽车对开路面的制动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种自动驾驶汽车对开路面的制动控制方法，基于电子稳定性控制系统ESP和电动助力转向系统EPS，且包括以下步骤：步骤一，电子稳定性控制系统ESP提供对开路面识别的标志信息作为控制的起始信号；步骤二，电子稳定性控制系统ESP提供制动主缸和各个前轮轮缸的制动压力p；步骤三，各个前轮轮缸的制动压力p乘以制动系统常数得到各个前轮的地面制动力F，将高摩擦系数路面的车轮的地面制动力与低摩擦系数地面的车轮的地面制动力相减得到地面制动力差值并乘以轮距的一半得到车辆的偏航力矩原始信号；步骤四，将滤波处理后的偏航力矩信号乘以增益得到校正转角；步骤五，电动助力转向系统EPS主动转向控制车辆达到校正转角。

Description

一种自动驾驶汽车对开路面的制动控制方法
技术领域
本发明属于汽车控制技术领域，具体涉及一种自动驾驶汽车对开 路面的制动控制方法。
背景技术
在对开路面制动情况下，作用力会使汽车失衡，导致车辆失去控 制。在这种情况下，制动转矩对每个车轮来说都不相同。这在制动刚 刚开始期间，例如刚刚施加制动之后尤为明显。此时，作用在车轮上 的作用力会导致转向系统中的作用力将汽车拉向一侧，初始拉动会相 当猛烈。现阶段，自动驾驶技术发展正如火如荼，大大小小做自动驾 驶技术的公司如“雨后春笋”般“冒出来”。自动驾驶汽车测试与评 价是自动驾驶研发中的重要环节，是自动驾驶技术发展的重要支撑。 伴随高级驾驶辅助系统(Advanced Driver-AssistanceSystems，ADAS) 和高等级自动驾驶系统(SAE L3-L5)的开发和应用，产生了很多新的 测试场景需求。目前的自动驾驶开发技术和测试场景都还没有考虑到 对开路面等特殊工况。本发明主要解决自动驾驶对开路面的控制方法 和技术，从而能够抑制自动驾驶汽车在对开路面上紧急制动时汽车的 失控,保证汽车的稳定性。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明设计了一种自动驾驶汽车 对开路面的制动控制方法。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下技术方案：
一种自动驾驶汽车对开路面的制动控制方法，基于电子稳定性控 制系统ESP和电动助力转向系统EPS，并包括以下步骤：
步骤一，所述电子稳定性控制系统ESP提供对开路面识别的标志 信息，并作为控制的起始信号；
步骤二，所述电子稳定性控制系统ESP提供制动主缸和各个前轮 轮缸的制动压力p；
步骤三，所述各个前轮轮缸的制动压力p乘以制动系统常数得到 各个前轮的地面制动力F，将高摩擦系数路面的车轮的地面制动力与低 摩擦系数地面的车轮的地面制动力相减得到地面制动力差值，所述地 面制动力差值乘以轮距的一半得到车辆的偏航力矩原始信号；
步骤四，将所述偏航力矩原始信号滤波处理后得到滤波后的光滑 信号，将滤波处理后的偏航力矩信号乘以增益得到校正转角δ；
步骤五，所述电动助力转向系统EPS主动转向控制车辆达到所述 校正转角δ。
进一步，上述步骤二中，所述轮缸的制动压力p由所述电子稳定 性控制系统ESP估算得到，或者是由所述电子稳定性控制系统ESP通 过相应的传感器测量得到。
进一步，上述步骤三中，所述车轮的地面制动力F由如下公式得 到:
F＝p*A*u*R/r
其中，F-车轮地面制动力，p-轮缸制动压力，A-轮缸截面积，u- 摩擦片摩擦系数，R-摩擦片到车轮中心距离，r-轮胎滚动半径。
进一步，上述步骤五中，所述电动助力转向系统EPS主动转向控 制车辆达到所述校正转角δ，并根据实际估算的横摆角速度对所述校 正转角δ进行动态调节。
进一步，所述的控制方法采用了PID控制技术。
该自动驾驶汽车对开路面的制动控制方法具有以下有益效果：
(1)本发明通过ESP得到的轮缸制动压力计算出校正转向角，并 通过EPS实现主动转向控制，能够抑制自动驾驶汽车在对开路面上紧 急制动时汽车的失控,解决了对开路面上由于制动力不平衡导致的汽 车失控的问题，保证了汽车的稳定性。
(2)本发明通过ESP得到的轮缸制动压力计算出校正转向角，避 免了通过轮速计算导致的误触发。
(3)本发明通过EPS主动转向控制，解决了自动驾驶汽车无人转 向时由于制动力不平衡导致的汽车失控问题。
附图说明
图1：本发明实施方式中自动驾驶汽车对开路面的制动控制方法的 控制框图；
图2：本发明实施方式中主缸压力和轮缸压力的示意图；
图3：本发明实施方式中偏航力矩信号滤波前后的对比图。
附图标记说明：
Δp-左右侧前车轮制动压力差值，Mz-偏航力矩，也即横摆力矩， Mf-偏航力矩修正值，也即横摆力矩修正值，e-误差，δ-方向盘校正 转角。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步说明：
图1至图3示出了本发明自动驾驶汽车对开路面的制动控制方法 的具体实施方式。图1是本实施方式中自动驾驶汽车对开路面的制动 控制方法的控制框图；图2是本实施方式中实施方式中主缸压力和轮 缸压力的示意图；图3是本实施方式中偏航力矩信号滤波前后的对比 图。
本实施方式中的自动驾驶汽车对开路面的制动控制方法，基于电 子稳定性控制系统ESP和电动助力转向系统EPS，包括以下步骤：
步骤一，所述电子稳定性控制系统ESP提供对开路面识别的标志 信息，并作为控制的起始信号；
步骤二，所述电子稳定性控制系统ESP提供制动主缸和各个前轮 轮缸的制动压力p；
步骤三，所述各个前轮轮缸的制动压力p乘以制动系统常数得到 各个前轮的地面制动力F，将高摩擦系数路面的车轮的地面制动力与低 摩擦系数地面的车轮的地面制动力相减得到地面制动力差值，所述地 面制动力差值乘以轮距的一半得到车辆的偏航力矩原始信号；
步骤四，将所述偏航力矩原始信号滤波处理后得到滤波后的光滑 信号，将滤波处理后的偏航力矩信号乘以增益得到校正转角δ；如图3 所示，是本实施方式中偏航力矩信号滤波前后的对比图；
步骤五，所述电动助力转向系统EPS主动转向控制车辆达到所述 校正转角δ。
具体地，上述步骤二中，所述轮缸的制动压力p由所述电子稳定 性控制系统ESP估算得到，或者是由所述电子稳定性控制系统ESP通 过相应的传感器测量得到。
具体地，上述步骤三中，所述车轮的地面制动力F由如下公式得 到:
F＝p*A*u*R/r
其中，F-车轮地面制动力，p-轮缸制动压力，A-轮缸截面积，u- 摩擦片摩擦系数，R-摩擦片到车轮中心距离，r-轮胎滚动半径。
具体地，上述步骤五中，所述电动助力转向系统EPS主动转向控 制车辆达到所述校正转角δ，并根据实际估算的横摆角速度对所述校 正转角δ进行动态调节。
具体地，所述的控制方法采用了PID控制技术。
具体地，如图1所示，其中，制动模型：Mz＝Δp*A*u*l/r*d/2，d- 轮距；
其中，力矩模型：
Figure RE-GDA0002321318250000041
Figure BDA0002288972680000042
ωr—横摆角速度，δ—方向盘校正转角，u—车速，l—轴距，K— 稳定性因素，J—转动惯量，
Figure BDA0002288972680000043
—横摆角加速度。
当车辆在对开路面行驶时，如果车轮在低摩擦系数路面上，它会 比在高摩擦系数路面上更快地达到抱死压力，为了消除初始的突然转 向，在探测到对开路面后，电子稳定性控制系统ESP会控制高摩擦系 数路面的压力保持在一个较低值，给予车辆足够的缓冲时间，随后按 照一定的斜率增加高摩擦系数路面上的制动压力，如图2所示，同时， 本控制方法根据左右侧地面制动力的差值计算出所需要的校正转角， 电动助力转向系统EPS控制方向盘达到期望的转角，稳定车辆在对开 路面上行驶。
本发明通过ESP得到的轮缸制动压力计算出校正转向角，并通过 EPS实现主动转向控制，能够抑制自动驾驶汽车在对开路面上紧急制动 时汽车的失控,解决了对开路面上由于制动力不平衡导致的汽车失控 的问题，保证了汽车的稳定性。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现 并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进 行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其 它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种自动驾驶汽车对开路面的制动控制方法，基于电子稳定性控制系统ESP和电动助力转向系统EPS，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，所述电子稳定性控制系统ESP提供对开路面识别的标志信息，并作为控制的起始信号；
步骤二，所述电子稳定性控制系统ESP提供制动主缸和各个前轮轮缸的制动压力p；
步骤三，所述各个前轮轮缸的制动压力p乘以制动系统常数得到各个前轮的地面制动力F，将高摩擦系数路面的车轮的地面制动力与低摩擦系数地面的车轮的地面制动力相减得到地面制动力差值，所述地面制动力差值乘以轮距的一半得到车辆的偏航力矩原始信号；
步骤四，将所述偏航力矩原始信号滤波处理后得到滤波后的光滑信号，将滤波处理后的偏航力矩信号乘以增益得到校正转角δ；
步骤五，所述电动助力转向系统EPS主动转向控制车辆达到所述校正转角δ。
2.根据权利要求1所述的自动驾驶汽车对开路面的制动控制方法，其特征在于，上述步骤二中，所述轮缸的制动压力p由所述电子稳定性控制系统ESP估算得到，或者是由所述电子稳定性控制系统ESP通过相应的传感器测量得到。
3.根据权利要求1所述的自动驾驶汽车对开路面的制动控制方法，其特征在于，上述步骤三中，所述车轮的地面制动力F由如下公式得到:
F＝p*A*u*R/r
其中，F-车轮地面制动力，p-轮缸制动压力，A-轮缸截面积，u-摩擦片摩擦系数，R-摩擦片到车轮中心距离，r-轮胎滚动半径。
4.根据权利要求1所述的自动驾驶汽车对开路面的制动控制方法，其特征在于，上述步骤五中，所述电动助力转向系统EPS主动转向控制车辆达到所述校正转角δ，并根据实际估算的横摆角速度对所述校正转角δ进行动态调节。
5.根据权利要求1至4任一所述的所述的自动驾驶汽车对开路面的制动控制方法，其特征在于，所述的控制方法采用了PID控制技术。
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