CN111332299B - 基于多方法融合的驱动防滑控制方法及系统 - Google Patents

基于多方法融合的驱动防滑控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于多方法融合的驱动防滑控制方法及系统，包括：获取车辆信息；若车速小于等于预设车速阈值，采用自适应最大扭矩搜索方法确定车轮的第一触发条件；判断第一触发条件是否小于预设第一触发阈值，若是采用单轮动力学模型以及滑动窗滤波方法确定车轮第一输出转矩；若否车轮第二输出转矩为车轮的需求转矩；若车速大于预设车速阈值，确定每个车轮的第二触发条件；判断第二触发条件是否小于预设第二触发阈值，若否采用鲁棒滑模控制方法确定车轮第三输出转矩；若是车轮第四输出转矩为车轮的需求转矩；根据车轮输出转矩进行防滑控制，通过上述方法实现在低、高速阶段车轮输出转矩的平滑过渡，达到在全车速范围内的驱动防滑控制效果的最优。

Description

基于多方法融合的驱动防滑控制方法及系统
技术领域
本发明涉及汽车防滑控制技术领域，特别是涉及一种基于多方法融合的驱动防滑控制方法及系统。
背景技术
汽车在低附着路面(如冰雪、涉水路面等)起步、加速时，由于路面附着系数较小，路面所能提供的附着力小，车轮常会发生滑转，易导致车辆失稳甚至失控。驱动防滑控制(Acceleration slip regulation，ASR)作为车辆纵向稳定控制的重要手段，可以有效控制车轮在低附路面的滑转，提高车辆动力性能。
目前常见的驱动防滑控制方法分为基于扭矩控制和基于滑转率控制的两类方法。基于扭矩控制的方法主要通过限制车轮在滑转时的输出转矩达到驱动防滑的目的，该方法控制逻辑简单，但控制精度较差，无法充分利用路面的最大附着力，难以发挥车辆的最佳动力性能。基于滑转率控制的方法以车轮的最优滑转率为控制目标，利用PID、滑模、模型预测控制等方法来实现车轮的滑转控制，该类方法控制精度高，可以最大程度利用路面附着能力，提高车辆的加速性能，但是由于该类方法需要利用车辆的纵向速度实时计算车轮滑转率，而车辆纵向速度往往存在噪声(由纵向速度估计方法决定)，导致车轮滑转率在车辆低速阶段信噪比低，滑转率波动较大，滑转率控制难以取得理想的控制效果，因此现有方法难以在全车速范围内实现最优的驱动防滑效果。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种基于多方法融合的驱动防滑控制方法及系统，实现在低、高速阶段车轮输出转矩的平滑过渡，达到在全车速范围内的驱动防滑控制效果的最优。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于多方法融合的驱动防滑控制方法，所述驱动防滑控制方法包括：
获取车辆信息；所述车辆信息包括车速、车轮半径、车轮的需求转矩、每个车轮的角速度以及每个车轮的纵向速度；
判断所述车速是否大于预设车速阈值，获得第一判断结果；
若所述第一判断结果表示所述车速小于等于预设车速阈值，根据所述车辆信息，采用自适应最大扭矩搜索方法确定每个车轮的第一触发条件；
判断所述第一触发条件是否小于预设第一触发阈值，获得第二判断结果；
若所述第二判断结果表示所述第一触发条件小于预设第一触发阈值，根据所述第一触发条件以及所述车辆信息，采用单轮动力学模型以及滑动窗滤波方法确定车轮第一输出转矩；
若所述第二判断结果表示所述第一触发条件大于等于预设第一触发阈值，确定车轮第二输出转矩为所述车轮的需求转矩；
若所述第一判断结果表示所述车速大于预设车速阈值，根据所述车辆信息确定每个车轮的第二触发条件，所述第二触发条件为车轮的滑转率；
判断所述第二触发条件是否小于预设第二触发阈值，获得第三判断结果；
若所述第三判断结果表示所述第二触发条件大于等于预设第二触发阈值，根据所述车辆信息，采用鲁棒滑模控制方法确定车轮第三输出转矩；
若所述第三判断结果表示所述第二触发条件小于预设第二触发阈值，确定车轮第四输出转矩为所述车轮的需求转矩；
根据所述第一输出转矩、所述第二输出转矩、所述第三输出转矩或所述第四输出转矩进行防滑控制。
可选的，所述根据所述车辆信息，采用自适应最大扭矩搜索方法确定每个车轮的第一触发条件，具体包括：
根据公式
Figure BDA0002404634870000021
确定车轮的滑转率；其中，ωij为车轮的角速度，
Figure BDA0002404634870000022
为车轮的纵向速度，R为车轮半径，Sij为车轮的滑转率，ij为L1、R1、L2或R2，L1为所述车辆的第一车轮，R1为所述车辆的第二车轮，L2为所述车辆的第三车轮，R2为所述车辆的第四车轮；
根据所述车轮的滑转率确定车轮角加速度；
根据公式
Figure BDA0002404634870000023
确定车轮的第一触发条件；其中，
Figure BDA0002404634870000024
为车轮角加速度，Δij为车轮的第一触发条件。
可选的，所述根据所述第一触发条件以及所述车辆信息，采用单轮动力学模型以及滑动窗滤波方法确定车轮第一输出转矩，具体包括：
利用单轮动力学模型，根据公式
Figure BDA0002404634870000031
确定车轮的纵向力；其中，
Figure BDA0002404634870000032
为车轮的驱动力矩，
Figure BDA0002404634870000033
为车轮的滚动阻力矩，Jω为车轮的转动惯量，
Figure BDA0002404634870000034
为车轮的纵向力；
根据所述车轮角加速度，采用所述滑动窗滤波方法确定车轮加速度；
根据公式
Figure BDA0002404634870000035
确定车轮第一输出转矩；其中，
Figure BDA0002404634870000036
为车轮第一输出转矩，
Figure BDA0002404634870000037
为车轮加速度，ψ为标定量。
可选的，所述根据所述车辆信息，采用鲁棒滑模控制方法确定车轮第三输出转矩，具体包括：
获取车轮的目标角速度；
根据所述车轮的目标角速度以及所述车轮的角速度确定滑模面；
根据所述滑模面、所述车轮的目标角速度以及所述车辆信息，采用所述鲁棒滑模控制方法确定车轮第三输出转矩。
一种基于多方法融合的驱动防滑控制系统，所述驱动防滑控制方法包括：
车辆信息获取模块，用于获取车辆信息；所述车辆信息包括车速、车轮半径、车轮的需求转矩、每个车轮的角速度以及每个车轮的纵向速度；
第一判断模块，用于判断所述车速是否大于预设车速阈值，获得第一判断结果；
第一触发条件确定模块，用于若所述第一判断结果表示所述车速小于等于预设车速阈值，根据所述车辆信息，采用自适应最大扭矩搜索方法确定每个车轮的第一触发条件；
第二判断模块，用于判断所述第一触发条件是否小于预设第一触发阈值，获得第二判断结果；
第一输出转矩确定模块，用于若所述第二判断结果表示所述第一触发条件小于预设第一触发阈值，根据所述第一触发条件以及所述车辆信息，采用单轮动力学模型以及滑动窗滤波方法确定车轮第一输出转矩；
第二输出转矩确定模块，用于若所述第二判断结果表示所述第一触发条件大于等于预设第一触发阈值，确定车轮第二输出转矩为所述车轮的需求转矩；
第二触发条件确定模块，用于若所述第一判断结果表示所述车速大于预设车速阈值，根据所述车辆信息确定每个车轮的第二触发条件，所述第二触发条件为车轮的滑转率；
第三判断模块，用于判断所述第二触发条件是否小于预设第二触发阈值，获得第三判断结果；
第三输出转矩确定模块，用于若所述第三判断结果表示所述第二触发条件大于等于预设第二触发阈值，根据所述车辆信息，采用鲁棒滑模控制方法确定车轮第三输出转矩；
第四输出转矩确定模块，若所述第三判断结果表示所述第二触发条件小于预设第二触发阈值，确定车轮第四输出转矩为所述车轮的需求转矩；
控制模块，用于根据所述第一输出转矩、所述第二输出转矩、所述第三输出转矩或所述第四输出转矩进行防滑控制。
可选的，所述第一触发条件确定模块，具体包括：
车轮的滑转率确定单元，用于根据公式
Figure BDA0002404634870000041
确定车轮的滑转率；其中，ωij为车轮的角速度，
Figure BDA0002404634870000042
为车轮的纵向速度，R为车轮半径，Sij为车轮的滑转率，ij为L1、R1、L2或R2，L1为所述车辆的第一车轮，R1为所述车辆的第二车轮，L2为所述车辆的第三车轮，R2为所述车辆的第四车轮；
车轮角加速度确定单元，用于根据所述车轮的滑转率确定车轮角加速度；
车轮的第一触发条件确定单元，用于根据公式
Figure BDA0002404634870000043
确定车轮的第一触发条件；其中，
Figure BDA0002404634870000044
为车轮角加速度，Δij为车轮的第一触发条件。
可选的，所述第一输出转矩确定模块，具体包括：
车轮的纵向力确定单元，用于利用单轮动力学模型，根据公式
Figure BDA0002404634870000045
确定车轮的纵向力；其中，
Figure BDA0002404634870000046
为车轮的驱动力矩，
Figure BDA0002404634870000047
为车轮的滚动阻力矩，Jω为车轮的转动惯量，
Figure BDA0002404634870000048
为车轮的纵向力；
车轮加速度确定单元，用于根据所述车轮角加速度，采用所述滑动窗滤波方法确定车轮加速度；
第一输出转矩确定单元，用于根据公式
Figure BDA0002404634870000049
确定车轮第一输出转矩；其中，
Figure BDA0002404634870000051
为车轮第一输出转矩，
Figure BDA0002404634870000052
为车轮加速度，ψ为标定量。
可选的，所述第三输出转矩确定模块，具体包括：
车轮的目标角速度获取单元，用于获取车轮的目标角速度；
滑模面确定单元，用于根据所述车轮的目标角速度以及所述车轮的角速度确定滑模面；
第三输出转矩确定单元，用于根据所述滑模面、所述车轮的目标角速度以及所述车辆信息，采用所述鲁棒滑模控制方法确定车轮第三输出转矩。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种基于多方法融合的驱动防滑控制方法及系统，在车辆低速阶段，即所述车速小于等于预设车速阈值时，采用自适应最大扭矩搜索方法确定车轮第一输出转矩，根据车轮第一输出转矩进行防滑控制，来提升驱动防滑控制效果的稳定性；在车辆速度较高时，即所述车速大于预设车速阈值时，以滑转率为控制变量，采用鲁棒滑模控制方法来确定车轮第三输出转矩，根据车轮第三输出转矩进行防滑控制，提升车辆的动力性能，若不在上述条件下车轮输出转矩为车轮的需求转矩，通过上述方法实现车轮的需求转矩与上述两种控制方法输出转矩的协调控制，实现在低、高速阶段车轮输出转矩的平滑过渡，达到在全车速范围内的驱动防滑控制效果最优。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种基于多方法融合的驱动防滑控制方法的流程图；
图2为本发明实施例所提供的车轮纵向力与滑转率之间的关系图；
图3为本发明实施例所提供的滑动窗滤波方法原理图；
图4为本发明实施例所提供的一种基于多方法融合的驱动防滑控制系统的结构示意图。
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。
本发明的目的是提供一种基于多方法融合的驱动防滑控制方法及系统，实现在低、高速阶段车轮输出转矩的平滑过渡，达到在全车速范围内的驱动防滑控制效果的最优。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例所提供的一种基于多方法融合的驱动防滑控制方法的流程图，如图1所示，本发明所述驱动防滑控制方法包括：
S101，获取车辆信息；所述车辆信息包括车速、车轮半径、车轮的需求转矩、每个车轮的角速度以及每个车轮的纵向速度。
具体的，车轮的需求转矩包括每个车轮的需求转矩，每个车轮的需求转矩则是根据加速踏板(油门踏板)开度来解析驾驶员当前的加速需求，由实车标定获得每个车轮的需求转矩(也就是驾驶员需求转矩)，其它车辆信息是利用车辆传感器进行采集的。
S102，判断所述车速是否大于预设车速阈值，获得第一判断结果。
S103，若所述第一判断结果表示所述车速小于等于预设车速阈值，根据所述车辆信息，采用自适应最大扭矩搜索方法确定每个车轮的第一触发条件。
若所述第一判断结果表示所述车速小于等于预设车速阈值，说明车辆处于低速阶段。
在车辆起步阶段，由于估计的纵向速度存在噪声，导致车辆在低速阶段车轮滑转率信噪比低，波动剧烈，难以使用传统的基于滑转率控制的方法实现车轮的滑转控制。因此，本发明提出了一种自适应最大扭矩搜索方法来捕捉车轮开始出现滑转时的最大可传递纵向力，实现车轮在低速阶段的滑转控制。
S103具体包括：
(1-1)，根据车轮滑转率公式
Figure BDA0002404634870000071
确定车轮的滑转率；其中，ωij为车轮的角速度，单位rad/s，
Figure BDA0002404634870000072
为车轮的纵向速度(也可说车辆纵向速度在车轮轮心处的投影)，单位m/s，R为车轮半径(每个车轮半径的大小是相同的)，单位m，Sij为车轮的滑转率，ij为L1、R1、L2或R2，L1为所述车辆的第一车轮(车辆左前轮)，R1为所述车辆的第二车轮(车辆右前轮)，L2为所述车辆的第三车轮(车辆左后轮)，R2为所述车辆的第四车轮(车辆右后轮)。
(1-2)，根据所述车轮的滑转率确定车轮角加速度。
(1-3)，根据公式
Figure BDA0002404634870000073
确定车轮的第一触发条件；其中，
Figure BDA0002404634870000074
为车轮角加速度，Δij为车轮的第一触发条件。
具体的，根据车轮滑转率公式，车辆纵向加速度与车轮线加速度可以表示为：
Figure BDA0002404634870000075
其中，ax是车辆纵向加速度，
Figure BDA0002404634870000076
为车轮的纵向速度，
Figure BDA0002404634870000077
为车轮角加速度，
Figure BDA0002404634870000078
为车轮线加速度。
为获得最大加速度性能，车轮滑转率需要追踪最优滑转率。
Figure BDA0002404634870000079
公式(2)中
Figure BDA00024046348700000710
为车轮的最优滑转率，由于在特定路面下，最优滑转率为定值，可以进一步得到
Figure BDA00024046348700000711
为了保证车轮工作在稳定区域，引入松弛因子ε，车轮正常工作时，车轮滑转率的Sij应该满足如下关系，
Figure BDA00024046348700000712
基于公式(3)与(4)，定义车轮线加速度与车辆纵向加速度的差值Δij为自适应最大扭矩搜索的触发条件，也就是第一触发条件，可表示为
Figure BDA00024046348700000713
S104，判断所述第一触发条件是否小于预设第一触发阈值，获得第二判断结果；
为了保证车轮工作在稳定区域
Figure BDA0002404634870000081
其中δ为预设第一触发阈值。
S105，若所述第二判断结果表示所述第一触发条件小于预设第一触发阈值，根据所述第一触发条件以及所述车辆信息，采用单轮动力学模型以及滑动窗滤波方法确定车轮第一输出转矩。
S105具体包括：
(2-1)，利用单轮动力学模型，根据公式
Figure BDA0002404634870000082
确定车轮的纵向力；其中，
Figure BDA0002404634870000083
为车轮的驱动力矩，
Figure BDA0002404634870000084
为车轮的滚动阻力矩，Jω为车轮的转动惯量，
Figure BDA0002404634870000085
为车轮的纵向力。
具体的，如图2所示，根据Fx-S曲线关系，当车轮的滑转率超过稳定工作区时(即车轮滑转率大于
Figure BDA0002404634870000086
),车轮开始出现滑转，此时车轮的纵向力
Figure BDA0002404634870000087
可根据单轮动力学模型计算得到，
Figure BDA0002404634870000088
可表示为：
Figure BDA0002404634870000089
(2-2)，根据所述车轮角加速度，采用所述滑动窗滤波方法确定车轮加速度。
具体的，引入定时间步长的滑动窗来减小车轮角加速度
Figure BDA00024046348700000810
在轮速差分计算过程中引入的噪声，其基本原理如图3所示。
滑动窗滤波方法计算的车轮加速速度可表示为：
Figure BDA00024046348700000811
其中，M为时间窗宽度，
Figure BDA00024046348700000812
为车轮加速度，n为当前时刻，ni为第i个周期。
(2-3)，根据公式
Figure BDA00024046348700000813
确定车轮第一输出转矩；其中，
Figure BDA00024046348700000814
为车轮第一输出转矩，
Figure BDA00024046348700000815
为车轮加速度，ψ为标定量。
具体的，当第一触发条件和车速同时满足条件时，为了防止误触发，只有连续N个周期第一触发条件小于预设第一触发阈值时，车轮输出转矩为自适应最大扭矩搜索方法第一输出转矩
Figure BDA0002404634870000091
同时不断判断自适应最大扭矩搜索方法的退出逻辑。值得注意的是，当车轮的需求转矩小于自适应最大扭矩搜索方法第一输出转矩
Figure BDA0002404634870000092
时，自适应最大扭矩搜索方法立刻退出。
S106，若所述第二判断结果表示所述第一触发条件大于等于预设第一触发阈值，确定车轮第二输出转矩为所述车轮的需求转矩。
S107，若所述第一判断结果表示所述车速大于预设车速阈值，根据所述车辆信息确定每个车轮的第二触发条件，所述第二触发条件为车轮的滑转率。
若所述第一判断结果表示所述车速大于预设车速阈值，说明车辆处于高速阶段。
S108，判断所述第二触发条件是否小于预设第二触发阈值，获得第三判断结果。
车轮的滑转率和车速是鲁棒滑模控制的两个主要判断条件，一旦滑转率和车速都超过上限值，为了避免频繁进入和退出触发，鲁棒滑模控制的触发逻辑如公式(8)所示。
Figure BDA0002404634870000093
S109，若所述第三判断结果表示所述第二触发条件大于等于预设第二触发阈值，根据所述车辆信息，采用鲁棒滑模控制方法确定车轮第三输出转矩。
S109具体包括：
(3-1)，获取车轮的目标角速度。
(3-2)，根据所述车轮的目标角速度以及所述车轮的角速度确定滑模面。
(3-3)，根据所述滑模面、所述车轮的目标角速度以及所述车辆信息，采用所述鲁棒滑模控制方法确定车轮第三输出转矩。
具体的，根据车轮滑转率，车轮在最优滑转率下的参考角速度为：
Figure BDA0002404634870000101
Figure BDA0002404634870000102
其中，
Figure BDA0002404634870000103
为车轮的目标角速度，
Figure BDA0002404634870000104
为车轮的纵向速度，
Figure BDA0002404634870000105
为车轮的最优滑转率，
Figure BDA0002404634870000106
为车轮的驱动力矩，Jω为车轮的转动惯量，
Figure BDA0002404634870000107
为车轮的纵向力，
Figure BDA0002404634870000108
Figure BDA0002404634870000109
为车轮粘滞力矩。
因此，基于滑转率控制的方法可转化为：通过控制滑转车轮的输出转矩来追踪车轮的目标参考轮速，其中车轮的纵向力可视为系统的有界扰动。
定位目标系统的状态变量为：
Figure BDA00024046348700001010
其中，
Figure BDA00024046348700001011
为车轮的目标角速度。
基于公式(9)和(10)，系统的状态方程可表示为：
Figure BDA00024046348700001012
其中，
Figure BDA00024046348700001013
κ是不确定的有界扰动，与路面附着系数和电机转速有关。
定义系统的控制误差为：
Figure BDA00024046348700001014
为减小系统稳定误差，定义滑模面为
Figure BDA00024046348700001015
其中，c是大于0的常数。
滑模面进行微分运算，可以进一步得到：
Figure BDA00024046348700001016
Figure BDA00024046348700001017
其中，
Figure BDA00024046348700001018
为滑模面导数，
Figure BDA00024046348700001019
为控制误差导数。
选取修正的指数趋近律：
Figure BDA0002404634870000111
Figure BDA0002404634870000112
其中，τ和ζ均为大于0的滑模系数。
根据公式(15)、(16)与(17)，可以得到
Figure BDA0002404634870000113
Figure BDA0002404634870000114
鲁棒滑模控制方法确定的车轮第三输出转矩为：
Figure BDA0002404634870000115
S110，若所述第三判断结果表示所述第二触发条件小于预设第二触发阈值，确定车轮第四输出转矩为所述车轮的需求转矩。
S111，根据所述第一输出转矩、所述第二输出转矩、所述第三输出转矩或所述第四输出转矩进行防滑控制。
本发明还提供了一种基于多方法融合的驱动防滑控制系统，如图4所示，所述驱动防滑控制方法包括：
车辆信息获取模块401，用于获取车辆信息；所述车辆信息包括车速、车轮半径、车轮的需求转矩、每个车轮的角速度以及每个车轮的纵向速度。
第一判断模块402，用于判断所述车速是否大于预设车速阈值，获得第一判断结果。
第一触发条件确定模块403，用于若所述第一判断结果表示所述车速小于等于预设车速阈值，根据所述车辆信息，采用自适应最大扭矩搜索方法确定每个车轮的第一触发条件。
第二判断模块404，用于判断所述第一触发条件是否小于预设第一触发阈值，获得第二判断结果。
第一输出转矩确定模块405，用于若所述第二判断结果表示所述第一触发条件小于预设第一触发阈值，根据所述第一触发条件以及所述车辆信息，采用单轮动力学模型以及滑动窗滤波方法确定车轮第一输出转矩。
第二输出转矩确定模块406，用于若所述第二判断结果表示所述第一触发条件大于等于预设第一触发阈值，确定车轮第二输出转矩为所述车轮的需求转矩。
第二触发条件确定模块407，用于若所述第一判断结果表示所述车速大于预设车速阈值，根据所述车辆信息确定每个车轮的第二触发条件，所述第二触发条件为车轮的滑转率。
第三判断模块408，用于判断所述第二触发条件是否小于预设第二触发阈值，获得第三判断结果。
第三输出转矩确定模块409，用于若所述第三判断结果表示所述第二触发条件大于等于预设第二触发阈值，根据所述车辆信息，采用鲁棒滑模控制方法确定车轮第三输出转矩。
第四输出转矩确定模块410，若所述第三判断结果表示所述第二触发条件小于预设第二触发阈值，确定车轮第四输出转矩为所述车轮的需求转矩。
控制模块411，用于根据所述第一输出转矩、所述第二输出转矩、所述第三输出转矩或所述第四输出转矩进行防滑控制。
优选的，所述第一触发条件确定模块403，具体包括：
车轮的滑转率确定单元，用于根据公式
Figure BDA0002404634870000121
确定车轮的滑转率；其中，ωij为车轮的角速度，
Figure BDA0002404634870000122
为车轮的纵向速度，R为车轮半径，Sij为车轮的滑转率，ij为L1、R1、L2或R2，L1为所述车辆的第一车轮，R1为所述车辆的第二车轮，L2为所述车辆的第三车轮，R2为所述车辆的第四车轮。
车轮角加速度确定单元，用于根据所述车轮的滑转率确定车轮角加速度。
车轮的第一触发条件确定单元，用于根据公式
Figure BDA0002404634870000123
确定车轮的第一触发条件；其中，
Figure BDA0002404634870000124
为车轮角加速度，Δij为车轮的第一触发条件。
优选的，所述第一输出转矩确定模块405，具体包括：
车轮的纵向力确定单元，用于利用单轮动力学模型，根据公式
Figure BDA0002404634870000125
确定车轮的纵向力；其中，
Figure BDA0002404634870000126
为车轮的驱动力矩，
Figure BDA0002404634870000127
为车轮的滚动阻力矩，Jω为车轮的转动惯量，
Figure BDA0002404634870000131
为车轮的纵向力。
车轮加速度确定单元，用于根据所述车轮角加速度，采用所述滑动窗滤波方法确定车轮加速度。
第一输出转矩确定单元，用于根据公式
Figure BDA0002404634870000132
确定车轮第一输出转矩；其中，
Figure BDA0002404634870000133
为车轮第一输出转矩，
Figure BDA0002404634870000134
为车轮加速度，ψ为标定量。
优选的，所述第三输出转矩确定模块409，具体包括：
车轮的目标角速度获取单元，用于获取车轮的目标角速度。
滑模面确定单元，用于根据所述车轮的目标角速度以及所述车轮的角速度确定滑模面。
第三输出转矩确定单元，用于根据所述滑模面、所述车轮的目标角速度以及所述车辆信息，采用所述鲁棒滑模控制方法确定车轮第三输出转矩。
本发明提供了一种基于多方法融合的驱动防滑控制方法及系统，保证车辆在低附着路面起步和加速过程中的车轮不发生滑转，提升车辆在低附着路面上的动力性和纵向行驶稳定性，同时克服以往驱动防滑控制算法在低速阶段由于车轮滑转率信噪比低导致的控制输出扭矩波动大、控制效果差的弊端，实现在低、高速阶段车轮输出转矩的平滑过渡，达到在全车速范围内的驱动防滑控制效果的最优。
为了协调车轮需求转矩、自适应最大扭矩搜索方法输出转矩以及鲁棒滑模控制输出转矩，保证各输出状态之间的平滑切换，本发明提出了一种基于多方法融合的驱动防滑控制方法及系统。若车速小于等于预设车速阈值且满足自适应最大扭矩搜索预设第一触发阈值，车轮输出转矩为自适应最大扭矩搜索方法输出转矩，同时，进一步判断车辆当前车速是否大于预设车速阈值，若未超过阈值，车轮输出转矩仍保持为自适应最大扭矩搜索方法输出转矩；若超过阈值，车轮输出转矩按一定梯度缓慢过渡到车轮的需求转矩，在此过程中判断鲁棒滑模控制条件是否满足第二触发阈值。若满足，采用发鲁棒滑模控制方法，车轮输出转矩缓慢过渡到鲁棒滑模控制输出转矩，若未触发，车轮输出转矩为车轮需求转矩。若开始时车速大于预设车速阈值且满足鲁棒滑模触发条件，车轮输出转矩为鲁棒滑模控制输出转矩。
本发明中在车辆低速阶段，提出了自适应最大输出转矩搜索的扭矩控制方法来提升驱动防滑控制效果的稳定性；在车辆速度较高时，以滑转率为控制变量，采用鲁棒滑模控制方法来追踪最优滑转率，提升车辆的动力性能；基于有限状态机的状态控制逻辑来实现驾驶员需求转矩与上述两种控制方法输出转矩的协调控制，实现在低、高速阶段车轮输出转矩的平滑过渡，达到在全车速范围内的驱动防滑控制效果最优。
本发明有益效果：
(1)保证车辆在低附着路面起步和加速过程中的车轮不发生滑转，提升车辆在低附着路面上的动力性和纵向行驶稳定性，同时克服以往驱动防滑控制算法在低速阶段由于车轮滑转率信噪比低导致的控制输出扭矩波动大、控制效果差的弊端。
(2)采用鲁棒滑模控制方法，克服PID控制方法需要根据路面附着状况进行控制参数整定的难题，提高基于滑转率控制方法的鲁棒性；
(4)本发明提出的驱动防滑控制方法实现了在低、高速阶段车轮输出转矩的平滑过渡，达到在全车速范围内的驱动防滑控制效果最优。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
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 (6)

1.一种基于多方法融合的驱动防滑控制方法，其特征在于，所述驱动防滑控制方法包括：
获取车辆信息；所述车辆信息包括车速、车轮半径、车轮的需求转矩、每个车轮的角速度以及每个车轮的纵向速度；
判断所述车速是否大于预设车速阈值，获得第一判断结果；
若所述第一判断结果表示所述车速小于等于预设车速阈值，根据所述车辆信息，采用自适应最大扭矩搜索方法确定每个车轮的第一触发条件；
所述根据所述车辆信息，采用自适应最大扭矩搜索方法确定每个车轮的第一触发条件，具体包括：
根据公式
Figure FDA0002698880150000011
确定车轮的滑转率；其中，ωij为车轮的角速度，
Figure FDA0002698880150000012
为车轮的纵向速度，R为车轮半径，Sij为车轮的滑转率，ij为L1、R1、L2或R2，L1为所述车辆的第一车轮，R1为所述车辆的第二车轮，L2为所述车辆的第三车轮，R2为所述车辆的第四车轮；
根据所述车轮的滑转率确定车轮角加速度；
根据公式
Figure FDA0002698880150000013
确定车轮的第一触发条件；其中，
Figure FDA0002698880150000014
为车轮角加速度，Δij为车轮的第一触发条件；
判断所述第一触发条件是否小于预设第一触发阈值，获得第二判断结果；
若所述第二判断结果表示所述第一触发条件小于预设第一触发阈值，根据所述第一触发条件以及所述车辆信息，采用单轮动力学模型以及滑动窗滤波方法确定车轮第一输出转矩；
若所述第二判断结果表示所述第一触发条件大于等于预设第一触发阈值，确定车轮第二输出转矩为所述车轮的需求转矩；
若所述第一判断结果表示所述车速大于预设车速阈值，根据所述车辆信息确定每个车轮的第二触发条件，所述第二触发条件为车轮的滑转率；
判断所述第二触发条件是否小于预设第二触发阈值，获得第三判断结果；
若所述第三判断结果表示所述第二触发条件大于等于预设第二触发阈值，根据所述车辆信息，采用鲁棒滑模控制方法确定车轮第三输出转矩；
若所述第三判断结果表示所述第二触发条件小于预设第二触发阈值，确定车轮第四输出转矩为所述车轮的需求转矩；
根据所述第一输出转矩、所述第二输出转矩、所述第三输出转矩或所述第四输出转矩进行防滑控制。
2.根据权利要求1所述的基于多方法融合的驱动防滑控制方法，其特征在于，所述根据所述第一触发条件以及所述车辆信息，采用单轮动力学模型以及滑动窗滤波方法确定车轮第一输出转矩，具体包括：
利用单轮动力学模型，根据公式
Figure FDA0002698880150000021
确定车轮的纵向力；其中，
Figure FDA0002698880150000022
为车轮的驱动力矩，
Figure FDA0002698880150000023
为车轮的滚动阻力矩，Jω为车轮的转动惯量，
Figure FDA0002698880150000024
为车轮的纵向力；
根据所述车轮角加速度，采用所述滑动窗滤波方法确定车轮加速度；
根据公式
Figure FDA0002698880150000025
确定车轮第一输出转矩；其中，
Figure FDA0002698880150000026
为车轮第一输出转矩，
Figure FDA0002698880150000027
为车轮加速度，ψ为标定量。
3.根据权利要求1所述的基于多方法融合的驱动防滑控制方法，其特征在于，所述根据所述车辆信息，采用鲁棒滑模控制方法确定车轮第三输出转矩，具体包括：
获取车轮的目标角速度；
根据所述车轮的目标角速度以及所述车轮的角速度确定滑模面；
根据所述滑模面、所述车轮的目标角速度以及所述车辆信息，采用所述鲁棒滑模控制方法确定车轮第三输出转矩。
4.一种基于多方法融合的驱动防滑控制系统，其特征在于，所述驱动防滑控制方法包括：
车辆信息获取模块，用于获取车辆信息；所述车辆信息包括车速、车轮半径、车轮的需求转矩、每个车轮的角速度以及每个车轮的纵向速度；
第一判断模块，用于判断所述车速是否大于预设车速阈值，获得第一判断结果；
第一触发条件确定模块，用于若所述第一判断结果表示所述车速小于等于预设车速阈值，根据所述车辆信息，采用自适应最大扭矩搜索方法确定每个车轮的第一触发条件；
所述第一触发条件确定模块，具体包括：
车轮的滑转率确定单元，用于根据公式
Figure FDA0002698880150000031
确定车轮的滑转率；其中，ωij为车轮的角速度，
Figure FDA0002698880150000032
为车轮的纵向速度，R为车轮半径，Sij为车轮的滑转率，ij为L1、R1、L2或R2，L1为所述车辆的第一车轮，R1为所述车辆的第二车轮，L2为所述车辆的第三车轮，R2为所述车辆的第四车轮；
车轮角加速度确定单元，用于根据所述车轮的滑转率确定车轮角加速度；
车轮的第一触发条件确定单元，用于根据公式
Figure FDA0002698880150000033
确定车轮的第一触发条件；其中，
Figure FDA0002698880150000034
为车轮角加速度，Δij为车轮的第一触发条件；
第二判断模块，用于判断所述第一触发条件是否小于预设第一触发阈值，获得第二判断结果；
第一输出转矩确定模块，用于若所述第二判断结果表示所述第一触发条件小于预设第一触发阈值，根据所述第一触发条件以及所述车辆信息，采用单轮动力学模型以及滑动窗滤波方法确定车轮第一输出转矩；
第二输出转矩确定模块，用于若所述第二判断结果表示所述第一触发条件大于等于预设第一触发阈值，确定车轮第二输出转矩为所述车轮的需求转矩；
第二触发条件确定模块，用于若所述第一判断结果表示所述车速大于预设车速阈值，根据所述车辆信息确定每个车轮的第二触发条件，所述第二触发条件为车轮的滑转率；
第三判断模块，用于判断所述第二触发条件是否小于预设第二触发阈值，获得第三判断结果；
第三输出转矩确定模块，用于若所述第三判断结果表示所述第二触发条件大于等于预设第二触发阈值，根据所述车辆信息，采用鲁棒滑模控制方法确定车轮第三输出转矩；
第四输出转矩确定模块，若所述第三判断结果表示所述第二触发条件小于预设第二触发阈值，确定车轮第四输出转矩为所述车轮的需求转矩；
控制模块，用于根据所述第一输出转矩、所述第二输出转矩、所述第三输出转矩或所述第四输出转矩进行防滑控制。
5.根据权利要求4所述的基于多方法融合的驱动防滑控制系统，其特征在于，所述第一输出转矩确定模块，具体包括：
车轮的纵向力确定单元，用于利用单轮动力学模型，根据公式
Figure FDA0002698880150000041
确定车轮的纵向力；其中，
Figure FDA0002698880150000042
为车轮的驱动力矩，
Figure FDA0002698880150000043
为车轮的滚动阻力矩，Jω为车轮的转动惯量，
Figure FDA0002698880150000044
为车轮的纵向力；
车轮加速度确定单元，用于根据所述车轮角加速度，采用所述滑动窗滤波方法确定车轮加速度；
第一输出转矩确定单元，用于根据公式
Figure FDA0002698880150000045
确定车轮第一输出转矩；其中，
Figure FDA0002698880150000046
为车轮第一输出转矩，
Figure FDA0002698880150000047
为车轮加速度，ψ为标定量。
6.根据权利要求4所述的基于多方法融合的驱动防滑控制系统，其特征在于，所述第三输出转矩确定模块，具体包括：
车轮的目标角速度获取单元，用于获取车轮的目标角速度；
滑模面确定单元，用于根据所述车轮的目标角速度以及所述车轮的角速度确定滑模面；
第三输出转矩确定单元，用于根据所述滑模面、所述车轮的目标角速度以及所述车辆信息，采用所述鲁棒滑模控制方法确定车轮第三输出转矩。
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