CN111483467A - 一种车辆控制方法及装置 - Google Patents

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CN111483467A CN201910084276.5A CN201910084276A CN111483467A CN 111483467 A CN111483467 A CN 111483467A CN 201910084276 A CN201910084276 A CN 201910084276A CN 111483467 A CN111483467 A CN 111483467A
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Abstract

一种车辆控制方法及装置，用于实现车辆操纵性和稳定性的联合控制。该方法具体包括：获取路面附着系数、以及第一参数、以及车辆的车辆操纵性因数、以及所述车辆的转向角、以及所述车辆的纵向速度，所述第一参数为所述车辆的矢量加速度或者所述车辆的质心侧偏角。基于所述路面附着系数以及所述第一参数对所述车辆的车辆稳定性因数以及所述车辆操纵性因数进行加权，得到转向特性因数。基于所述转向特性因数、以及所述转向角、以及所述纵向速度确定目标横摆角速度。

Description

一种车辆控制方法及装置
技术领域
本申请涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种车辆控制方法及装置。
背景技术
车辆的转向特性主要分为三种：中性转向、不足转向、过多转向。其中，中性转向指在等半径下转向，当车速变化时转向角不要求改变。不足转向指在等半径下转向，转向角随车速的提高而逐渐增加，因此行驶速度比较大的车辆在转弯时由于转向角较大而行车轨迹外偏，从而造成车辆失稳，如图1所示。过多转向指在等半径下转向，转向角随车速的提高而逐渐减小，因此行驶速度比较大的车辆在转弯时由于转向角较小而行车轨迹内偏，从而造成车辆失稳，如图1所示。因此，车辆在行驶过程中需要进行稳定性控制。
目前，常用的稳定性控制方法为通过制动防抱死系统(antilock brake system，ABS)、牵引力控制系统(traction control system，TCS)、车身电子稳定系统(electronicstability program，ESP)等功能在汽车左右轮上产生制动力矢量来控制产生附加横摆力矩，以提升车辆稳定性。具体的，ESP通过对车辆的各传感器传来的行驶状态信息进行分析车辆行驶是否稳定，并在车辆即将失稳时向ABS、TCS发出纠偏指令，通过ABS、TCS功能使车辆左右轮上产生制动力矢量来控制产生附加横摆力矩，以使车辆按照期望轨迹行驶，从而使车辆可以保持稳定性，如图1所示。但是由于制动作用会降低车速，因此一般不采用制动力矢量控制来提升车辆操纵性。
发明内容
本申请实施例提供一种车辆控制方法及装置，可以使车辆提升操纵性的同时还可兼顾稳定性，使车辆稳态时以转向敏捷性控制为主，车辆失稳时以稳定性控制为主，两者根据车辆状态自动调整，从而可以达到车辆操纵性和稳定性联合控制的目的。
第一方面，本申请实施例提供一种车辆控制方法，该方法可以应用于电子设备，所述电子设备可以应用于分布式驱动车辆中。该方法具体包括：获取路面附着系数、以及第一参数、以及车辆的车辆操纵性因数、以及所述车辆的转向角、以及所述车辆的纵向速度，所述第一参数为所述车辆的矢量加速度或者所述车辆的质心侧偏角。基于所述路面附着系数以及所述第一参数对所述车辆的车辆稳定性因数以及所述车辆操纵性因数进行加权，得到转向特性因数。基于所述转向特性因数、以及所述转向角、以及所述纵向速度确定目标横摆角速度。本申请实施例中可以通过采用路面附着系数与第一参数度作为关键输入对车辆操纵性因数和车辆稳定性因数进行加权，根据加权后的转向特性因数计算目标横摆角速度，可以实时保证车辆的稳定性。并且，本申请实施例中可以对操纵性因数进行设置，从而可以使车辆可以满足驾驶员需求，进而可以使车辆同时兼顾操纵性和稳定性。
在一种可能的设计中，若所述第一参数为所述车辆的矢量加速度，所述转向特性因数可以符合如下公式：
K＝W×K1+(1-W)×K2；
其中，K为所述转向特性因数，K1为所述车辆稳定性因数，K2为所述车辆操纵性因数，所述W可以符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000021
其中，a为所述矢量加速度，μ为所述路面附着系数，g为重力加速度，w1、w2均为实数。上述设计中，当车辆加速度小于w1μg，权重系数为0，表示当前车辆运行稳定，此时可以以操纵性因数控制为主。当车辆加速度大于w2μg，权重系数为1，表示车辆接近车辆的极限，此时可以以稳定性因数控制为主。当车辆加速度介于[w1μg,w2μg]之间时，权重系数可以兼顾操纵与稳定，从而可以提供车辆操纵性因数向稳定性因数控制的平稳过渡。
在一种可能的设计中，若所述第一参数为所述车辆的质心侧偏角，基于所述路面附着系数以及所述第一参数对所述车辆的车辆稳定性因数以及所述车辆操纵性因数进行加权时，可以基于所述路面附着系数确定目标质心侧偏角，并基于所述质心侧偏角以及所述目标质心侧偏角对所述车辆稳定性因数以及所述车辆操纵性因数进行加权。上述设计中通过质心侧偏角控制，可以达到车辆漂移的目的，同时根据路面附着系数对目标横摆角速度间接控制，达到车辆漂移时实时监控和控制车辆状态，从而可以保证车辆的安全性。相对于现有技术中直接进行质心侧偏角控制，上述设计中引入了路面附着系数，扩展车辆漂移应用场景的同时，还保证了复杂路面情况下的车辆安全性。
在一种可能的设计中，所述目标质心侧偏角可以符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000022
其中，βd为所述目标质心侧偏角，μ为所述路面附着系数，d1、d2、μ1、μ2均为实数。上述设计中，将质心侧偏角作为车辆漂移的表征量，车辆漂移幅度与路面的附着状态有关，因此基于路面附着系数确定目标质心侧偏角可以较好的控制车辆实现漂移功能。
在一种可能的设计中，所述转向特性因数可以符合如下公式：
K＝W×K1+(1-W)×K2；
其中，K为所述转向特性因数，K1为所述车辆稳定性因数，K2为所述车辆操纵性因数，所述W可以符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000023
其中，β为所述质心侧偏角，βd为随时目标质心侧偏角，w3为实数。上述设计中，当β小于βd，权重系数为0，表示车辆漂移姿态仍然可控，此时可以以操纵性转向因数控制为主；当β小于w3βd，权重系数为1，表示车辆漂移姿态超过可控极限，此时可以以稳定性转向因数控制为主。当β介于[βd,w3βd]之间时，权重系数为0到1之间的数，此时可以提供车辆操纵性转向因数向稳定性因数控制的平稳过渡。因此通过上述设计，可以在实现车辆漂移功能的同时还可以较好的控制车辆的稳定性。
在一种可能的设计中，在基于所述转向特性因数、以及所述转向角、以及所述纵向速度确定目标横摆角速度时，可以基于所述转向特性因数、以及所述转向角、以及所述纵向速度、以及所述车辆的质心到所述车辆的前轴的距离、以及所述车辆的质心到所述车辆的后轴的距离确定所述目标横摆角速度。
在一种可能的设计中，所述目标横摆角速度可以符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000031
其中，γd为所述目标横摆角速度，vx为所述纵向速度，K为所述转向特性因数，δ为所述转向角，lf为所述车辆的质心到所述车辆的前轴的距离，lr为所述车辆的质心到所述车辆的后轴的距离。
在一种可能的设计中，在基于所述转向特性因数、以及所述转向角、以及所述纵向速度确定目标横摆角速度之后，还可以获取所述车辆每一时刻的目标横摆角速度、以及实际横摆角速度。之后基于所述车辆在当前时刻的目标横摆角速度确定初始补偿横摆力矩。并基于所述车辆在第一时间段内每个时刻对应的目标横摆角速度以及实际横摆角速度，调整所述初始补偿横摆力矩得到最终补偿横摆力矩，所述第一时间段的起点为所述当前时刻之前的第一时刻，所述第一时间段的终点为所述当前时刻。基于第二时间段内每个时刻的目标横摆角速度与实际横摆角速度，确定修正横摆力矩，所述第二时间段的起点为所述当前时刻之前的第二时刻，所述第二时间段的终点为所述当前时刻。基于所述最终补偿横摆力矩和修正横摆力矩确定总附加横摆力矩。基于所述附加总横摆力矩控制所述车辆。上述设计中，可以利用误差的识别对基于目标横摆角速度确定初始补偿横摆力矩进行二次修正，从而可以增强算法的自适应能力，进而可以降低消除模型与实车之间的误差，进而达到快速准确跟踪稳态工况时横摆角速度的目的。
第二方面，本申请实施例提供一种车辆控制方法，包括：获取所述车辆每一时刻的目标横摆角速度、以及实际横摆角速度。基于所述车辆在当前时刻的目标横摆角速度确定初始补偿横摆力矩。基于所述车辆在第一时间段内每个时刻对应的目标横摆角速度以及实际横摆角速度，调整所述初始补偿横摆力矩得到最终补偿横摆力矩，所述第一时间段的起点为所述当前时刻之前的第一时刻，所述第一时间段的终点为所述当前时刻。基于第二时间段内每个时刻的目标横摆角速度与实际横摆角速度，确定修正横摆力矩，所述第二时间段的起点为所述当前时刻之前的第二时刻，所述第二时间段的终点为所述当前时刻。基于所述最终补偿横摆力矩和修正横摆力矩确定总附加横摆力矩。本申请实施例可以利用误差的识别对基于目标横摆角速度确定初始补偿横摆力矩进行二次修正，从而可以增强算法的自适应能力，进而可以降低消除模型与实车之间的误差，进而达到快速准确跟踪稳态工况时横摆角速度的目的。
在一种可能的设计中，在基于所述车辆在第一时间段内每个时刻对应的目标横摆角速度以及实际横摆角速度时，可以基于所述第一时间段内每个时刻对应的目标横摆角速度以及实际横摆角速度，确定所述第一时间段内目标横摆角速度的变化率，以及所述第一时间段内目标横摆角速度与实际横摆角速度之间误差的总误差值。基于所述总误差值以及所述变化率调整所述初始补偿横摆力矩，得到最终补偿横摆力矩。上述设计中，可以根据第一时间段内目标横摆角速度的变化率，以及所述第一时间段内目标横摆角速度与实际横摆角速度之间误差的总误差值对初始补偿横摆力矩进行第一修正，从而可以在降低模型误差带来的影响。
在一种可能的设计中，在基于所述第一时间段内每个时刻对应的目标横摆角速度以及实际横摆角速度，确定所述第一时间段内目标横摆角速度与实际横摆角速度之间误差的总误差值时，若所述第一时间段内目标横摆角速度的变化率小于预设阈值，则所述总误差值可以为所述第一时间段内每个时刻对应的目标横摆角速度与实际横摆角速度之间误差之和。若所述第一时间段内目标横摆角速度的变化率大于或等于预设阈值，则所述总误差值可以为0。上述设计中，若所述第一时间段内目标横摆角速度的变化率小于预设阈值，则第一时间段内目标横摆角速度的变化率小于预设阈值，则所述误差积分A为有效积分值，否则为无效积分值，此时A可以强制为0。
在一种可能的设计中，所述初始补偿横摆力矩Mc1可以符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000041
其中，δ为车辆的转向角，vx为纵向速度，γd为当前时刻的目标横摆角速度，lf为质心到所述车辆的前轴的距离，lr为所述车辆的质心到所述车辆的后轴的距离，m为车辆质量，kf为前车轮等效轮胎侧偏刚度，kr为后车轮等效轮胎侧偏刚度。
在一种可能的设计中，所述最终补偿横摆力矩的方法可以符合如下公式：
MC＝MC1f(A)；
其中，MC为所述最终补偿横摆力矩，MC1为所述初始补偿横摆力矩，所述f(A)符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000042
其中，所述A为所述总误差值，A1、A2、A4、A5、f1、f2均为实数。当A大于0时，说明基于模型计算的初始补偿力矩偏大，当A小于0时，说明基于模型计算的初始补偿力矩偏小。通过上述设计可以判断基于模型计算的初始补偿力矩的误差情况，从而基于该误差情况可以准确的调整初始补偿力矩，进而提高追踪目标横摆角速度的准确度。
在一种可能的设计中，所述修正横摆力矩可以符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000043
其中，MFB为所述修正横摆力矩，eγ为所述当前时刻的目标横摆角速度与实际横摆角速度之间的误差，t0为在所述第二时刻，所述t为所述当前时刻，
Figure BDA0001961247540000044
为所述第二时间段内目标横摆角速度与实际横摆角速度之间误差的变化率，KP、KI、KD均为增益系数。
在一种可能的设计中，所述附加总横摆力矩可以符合如下公式：
M＝MC+MFB；
其中，所述M为所述附加总横摆力矩，MC为所述最终补偿横摆力矩，MFB为所述修正横摆力矩。
在一种可能的设计中，获取所述车辆每一时刻的目标横摆角速度时，可以通过如下方式确定：针对每一时刻，获取所述车辆在所述时刻的路面附着系数、以及第一参数、以及车辆操纵性因数、以及转向角、以及纵向速度，所述第一参数为所述车辆的矢量加速度或者所述车辆的质心侧偏角。基于所述路面附着系数以及所述第一参数对所述车辆的车辆稳定性因数以及所述车辆操纵性因数进行加权，得到转向特性因数。基于所述转向特性因数、以及所述转向角、以及所述纵向速度确定目标横摆角速度。上述设计中可以通过采用路面附着系数与第一参数度作为关键输入对车辆操纵性因数和车辆稳定性因数进行加权，根据加权后的转向特性因数计算目标横摆角速度，可以实时保证车辆的稳定性。并且，本申请实施例中可以对操纵性因数进行设置，从而可以使车辆可以满足驾驶员需求，进而可以使车辆同时兼顾操纵性和稳定性。
第三方面，本申请提供一种车辆控制装置，该装置具有实现上述第一方面和第一方面的任一种可能的设计的功能。所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。
第四方面，本申请提供一种车辆控制装置，该装置具有实现上述第二方面和第二方面的任一种可能的设计的功能。所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。
第五方面，本申请提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器。存储器用于存储计算机执行指令，当该电子设备运行时，该处理器执行该存储器存储的该计算机执行指令，以使该装置执行如上述第一方面或第一方面中任一所述的车辆控制方法，或者，以使该装置执行如上述第二方面或第二方面中任一所述的车辆控制方法。
第六方面，提供了一种计算机存储介质，存储有计算机程序，该计算机程序包括用于执行上述各方面的方法的指令。
第七方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。
本申请实施例的第一方面和第二方面中所述的车辆控制方法可以分别作为一个独立的方案实施，或者，本申请实施例的第一方面和第二方面中所述的车辆控制方法也可以结合起来作为一个方案实施。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种车辆转向特性示意图；
图2为本申请实施例提供的一种操纵性和稳定性控制示意图；
图3为本申请实施例提供的一种车载系统架构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种车辆控制方法的流程图；
图5为本申请实施例提供的一种两自由度车辆模型示意图；
图6为本申请实施例提供的一种路面附着系数与目标质心侧偏角的关系示意图；
图7为本申请实施例提供的一种f(A)与A的关系示意图；
图8为本申请实施例提供的一种车轮位置示意图；
图9为本申请实施例提供的一种车辆控制装置的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的另一种车辆控制装置的结构示意图；
图11为本申请实施例提供的一种车辆控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
车辆的转向特性主要分为三种：中性转向、不足转向、过多转向。其中，中性转向指在等半径下转向，当车速变化时转向角不要求改变。不足转向指在等半径下转向，转向角随车速的提高而逐渐增加，因此行驶速度比较大的车辆在转弯时由于转向角较大而行车轨迹外偏，从而造成车辆失稳，如图1所示。过多转向指在等半径下转向，转向角随车速的提高而逐渐减小，因此行驶速度比较大的车辆在转弯时由于转向角较小而行车轨迹内偏，从而造成车辆失稳，如图1所示。因此，车辆在行驶过程中需要进行稳定性控制。
目前，常用的稳定性控制方法为通过制动防抱死系统(antilock brake system，ABS)、牵引力控制系统(traction control system，TCS)、车身电子稳定系统(electronicstability program，ESP)等功能在汽车左右轮上产生制动力矢量来控制产生附加横摆力矩，以提升车辆稳定性。其中，ABS在汽车制动时，自动控制制动力的大小，使车轮不被抱死，处于边滚边滑的状态，以保证车轮与地面的附着力在最大值。TCS在汽车驱动时，当驱动轮打滑时，自动控制发动机和制动器来抑制驱动轮转速。ESP通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，然后向ABS、TCS发出纠偏指令，来帮助车辆维持动态平衡。ESP可以使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性，在转向过度或转向不足的情形下效果更加明显。但是由于制动作用会降低车速，因此一般不采用制动力矢量控制来提升车辆操纵性。针对于制动力矢量控制的缺点，近年来出现了一种扭矩矢量差速器(torque vectoringdifferential，TVD)将左右轮上的驱动力矢量控制产生附加横摆力矩来提升车辆的操纵性，但是由于机械结构的限制，在小扭矩工况下效果并不理想。
传统高性能运动车型上通常采用复杂的扭矩矢量差速器或制动力矢量控制来实现车辆的赛道、漂移、运动等模式，从而达到提升车辆性能和竞争力的目的。但是由于TVD和制动力矢量控制自身原因的限制，这些高性能运动车型的能力还有待进一步提高。
分布式驱动电动汽车的主要结构特征是将驱动电机直接安装在驱动轮内或者驱动轮附近，可以独立、准确、快速地控制电机的驱/制动转矩。因此相对于传统汽车制动力矢量控制或扭矩矢量差速器实现的驱动力矢量控制，分布式驱动电动汽车对车轮转矩的矢量控制提供了更大的自由度，所提供的横摆力矩可以覆盖到车辆的操纵性和稳定性控制，如图2所示，这对于进一步提升车辆的运动性能、解决车辆操纵性与稳定性耦合控制提供了可能。
目前，利用分布式驱动电动汽车电机转矩矢量控制的研究重点仍然在于车辆稳定性控制方面，在车辆即将失稳时控制电机扭矩矢量输出提供负反馈横摆力矩使车辆保持稳定，该基本控制原理与传统的ESP相似。与稳定性矢量控制不同的是，首先采用矢量控制技术提升车辆操纵性时，需要重点考虑目标横摆角速度的跟踪精度和跟踪速度问题；其次由于采用基于模型的控制，如何实时在线的消除模型误差引起的控制精度误差也是亟待解决的重要问题；最后采用稳定性和操纵性耦合控制时，如何协调两者目标值之间的平稳和自动切换在实际工程应用中也充满挑战。
基于此，本申请实施例提供一种车辆控制方法及装置，通过采用路面附着系数与车辆加速度、质心侧偏角作为关键输入对车辆的车辆操纵性因数和车辆稳定性因数进行加权，根据加权得到的转向特性因数计算目标横摆角速度，可以使车辆提升操纵性的同时还可兼顾稳定性，使车辆稳态时以转向敏捷性控制为主，车辆失稳时以稳定性控制为主，两者根据车辆状态自动调整，达到了车辆操纵性和稳定性联合控制的目的。
此外，本申请实施例还提供一种车辆控制方法及装置，通过统计基于模型以及瞬时工况的误差，基于统计的误差对目标横摆角速度确定的横摆力矩进行调整，来增强算法的自适应能力，消除误差的影响，从而可以使得控制效果更加快捷和准确，进而达到快速、准确地跟踪目标横摆角速度的目的。
其中，方法和装置是基于同一构思的，由于方法及装置解决问题的原理相似，因此装置与方法的实施可以相互参见，重复之处不再赘述。
本申请实施例提供的车辆控制方法应用于电子设备中，该电子设备可应用于分布式驱动车辆中，如图3所示，该车辆可以但不限于包括车辆传感器、驾驶员输入装置(如方向盘、踏板、手动档位摇杆、自动档位控制器等)、高级驾驶辅助系统(advanced driverassistance system，ADAS)、整车控制器、扭矩执行单元等等。其中，车辆传感器用于采集纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度、轮速等车辆的状态信息。高级驾驶辅助系统可以检测车辆的转向需求等。整车控制器可以控制车辆行驶、稳定等，进一步的，整车控制器可以执行本申请实施例所提供的车辆控制方法，具体的，可以由整车控制器中的车辆动力学控制功能模块执行本申请实施例所提供的车辆控制方法，进行操纵性与稳定性控制目标的自动切换及控制量的计算，并将控制量转化为车轮的驱动\制动力矩需求。扭矩执行单元可以用于接收来自整车控制器的车轮力矩需求，对车轮施加制动或驱动力矩，实现车辆的操纵性和稳定性控制，扭矩执行单元可以包括电机控制单元、液压控制单元等。
本申请实施例提供的车辆控制方法可应用于人工驾驶场景，也可拓展至自动驾驶场景。对于人工驾驶场景，转向角、油门开度或制动踏板开度输入信号可以来自驾驶员的方向盘、油门踏板和制动踏板操作。对于自动驾驶场景，转向角、加速或制动输入信号可以来自上层轨迹跟踪控制器所输出的转向角和速度控制需求，其中轨迹跟踪控制器可以根据ADAS的转向曲率需求计算所需方向盘转角。
下面结合附图对本申请实施方式进行详细说明。
参阅图4所示，为本申请实施例提供的一种车辆控制方法的流程图，所述方法由电子设备执行，该电子设备可以为整车控制器，该整车控制器可以包括用于实现车辆动力学控制的功能模块，或者，该电子设备也可以为独立于整车控制器、用于实现车辆动力学控制的装置。下面结合图3所示的车载系统架构图对本申请实施例提供的车辆控制方法进行说明，该方法具体可以包括如下：
S401，电子设备获取路面附着系数、以及第一参数、以及车辆的车辆操纵性因数、以及所述车辆的转向角、以及所述车辆的纵向速度，所述第一参数为所述车辆的矢量加速度或者所述车辆的质心侧偏角。
在具体实施中，电子设备可以从整车控制器获取所述整车控制器估计的路面附着系数，或者，电子设备也可以自己估计路面附着系数。
电子设备可以从整车控制器获取所述整车控制器估计的质心侧偏角，或者，电子设备也可以自己估计质心侧偏角。
电子设备可以从车载传感器获取所述车载传感器采集的纵向加速度以及横向加速度，并基于纵向加速度以及横向加速度确定车辆的矢量加速度，矢量加速度可以满足如下公式：
Figure BDA0001961247540000081
其中，a为矢量加速度，ax为纵向加速度，ay为横向加速度。
本申请实施例中，车辆的车辆操纵性因数可以根据需求进行设置。
例如，对于人工驾驶场景，驾驶员可以通过设置车辆的车辆操纵性因数来使车辆适用于冰雪路面、赛道、漂移、辅助稳定等不同驾驶场景。一种实现方式为，车辆的驾驶员驶入单元可以包括一个用于驾驶员设置车辆的车辆操纵性因数的装置，如旋钮、摇杆、按钮等，驾驶员可以通过操作该装置设置不同场景下的车辆操纵性因数或者车辆操纵性因数档位，因此电子设备可以从该装置获取车辆的车辆操纵性因数。
对于自动驾驶场景，整车控制器通过预先定义车辆的车辆操纵性因数来使车辆具有不同的过弯速度，提高自动驾驶场景下车辆的极限性能。在自动驾驶场景下，电子设备可以从整车控制器获取预先定义车辆的车辆操纵性因数。
车辆操纵性因数用于表征车辆的转向敏捷性，该值越小表明车辆转向时越敏捷，车辆更接近中性转向特性，但是车辆也越容易失去稳定性。
车辆操纵性因数的连续可变区间与车辆的原始转向特性和电机的最大扭矩相关。本申请实施例中可以假设电机扭矩能够满足任意车辆操纵性因数的扭矩需求。
为了保证车辆的安全性，可以将车辆操纵性因数的连续可变区间设置为[0，K1]，其中K1为车辆稳定性因数。驾驶员需要车辆转向更敏捷时，可以将车辆操纵性因数设置为更接近0的值；驾驶员需要车辆转向更稳定时，可以将车辆操纵性因数设置为更接近K1的值。通常可以将具有K2＝0时的车辆工作模式称为赛道模式，可以将具有K2＝K1时的车辆工作模式称为稳定模式或辅助ESP模式。
此外，为了提升驾驶乐趣使车辆进入漂移状态，还可以将车辆操纵性因数设置为负数，车辆操纵性因数的连续可变区间为[p，K1]，其中，p为小于0的实数。驾驶员需要车辆转向更敏捷时，可以将车辆操纵性因数设置为更接近0的正值；驾驶员需要车辆转向更稳定时，可以将车辆操纵性因数设置为更接近K1的值；驾驶员需要车辆实现漂移时，可以将车辆操纵性因数设置为负值，车辆操纵性因数越小车辆越容易进行漂移。通常可以将具有K2<0时的车辆工作模式称为漂移模式。
电子设备可以从驾驶员输入单元获取方向盘转角，并基于所述方向盘转角以及车辆出厂配置参数中的车辆转向比确定车辆的转向角。车辆的转向角可以满足如下公式：
Figure BDA0001961247540000082
其中，δ为车辆的转向角，δsw为方向盘转角，is为车辆转向比。
电子设备可以从整车控制器获取所述整车控制器估计的纵向速度，或者，电子设备也可以自己估计纵向速度。
示例性的，车辆的整车模型可以简化为两自由度车辆模型，两个自由度分别为车辆的侧向运动和车辆的横摆运动，两自由度车辆模型可以参阅图5所示，其中，δ为车辆的转向角，γ为车辆的横摆角速度，vx为横向速度，vy为纵向速度。
根据两自由度模型的运动与受力分析，在稳态时侧向速度和横摆角速度为定值时，侧向运动和横摆运动对应的动力学方程的方程组为：
Figure BDA0001961247540000091
Figure BDA0001961247540000092
其中，vx可以为固定值，vy可以为变量。kf、kr分别为前车轮、后车轮的等效侧偏刚度，由轮胎的自身特性决定。lf、lr分别为车辆的质心到前轴、后轴的距离，m为车辆的整备质量，Mad为附加横摆力矩，γ为横摆角速度。
一种示例性说明中，电子设备可以通过稳态定圆试验测量车辆的横摆角速度、方向盘转角和纵向车速，结合两自由度模型的动力学方程的方程组可以确定车辆的车辆稳定性因数。
具体的，当Mad＝0时，动力学方程的方程组为：
Figure BDA0001961247540000093
Figure BDA0001961247540000094
根据Mad＝0时，动力学方程的方程组可以确定车辆稳定性因数Ks符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000095
将稳态定圆试验测量得到的横摆角速度、方向盘转角和纵向车速代入上述车辆稳定性因数Ks的公式，则可以确定车辆的车辆稳定性因数。
另一种示例性说明中，电子设备还可以通过车辆的基本参数，例如车辆的整备质量、以及车辆的质心到前轴的距离、以及车辆的质心到后轴的距离、以及前车轮的等效侧偏刚度等参数、以及后车轮的等效侧偏刚度等参数等等，结合两自由度模型的动力学方程的方程组可以确定车辆的车辆稳定性因数。
具体的，根据Mad＝0时，动力学方程的方程组可以确定车辆稳定性因数Ks符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000096
将车辆的基本参数代入上述车辆稳定性因数Ks的公式，则可以确定车辆的车辆稳定性因数。
S402，电子设备基于所述路面附着系数以及所述第一参数对所述车辆的车辆稳定性因数以及所述车辆操纵性因数进行加权，得到转向特性因数。其中，所述转向特性因数符合如下公式：
K＝W×K1+(1-W)×K2；
其中，K为所述转向特性因数，K1为所述车辆稳定性因数，K2为所述车辆操纵性因数。
路面附着系数和车辆加速度是表征车辆稳定状态和极限状态的重要参数。一种实现方式中，电子设备可以基于所述路面附着系数以及矢量加速度对所述车辆的车辆稳定性因数以及所述车辆操纵性因数进行加权，得到转向特性因数。在该实现方式中，W可以符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000101
其中，a为所述矢量加速度，μ为所述路面附着系数，g为重力加速度，w1、w2均为系数。
以w1＝0.7，w2＝0.9为例，当车辆加速度小于0.7μg，权重系数为0，表示当前车辆运行稳定，此时可以以操纵性因数控制为主。当车辆加速度大于0.9μg，权重系数为1，表示车辆接近车辆的极限，此时可以以稳定性因数控制为主。当车辆加速度介于[0.7μg,0.9μg]之间时，权重系数可以兼顾操纵与稳定，从而可以提供车辆操纵性因数向稳定性因数控制的平稳过渡。
另一种实现方式中，质心侧偏角一般作为车辆稳定性的判定标准，本申请实施例中质心侧偏角还可以作为车辆漂移的表征量，是决定目标横摆角速度的重要参数。车辆漂移幅度与路面的附着状态有关，因此在控制车辆实现漂移功能时还可以基于路面附着系数以及质心侧偏角确定转向特性因数。
具体的，电子设备可以基于所述路面附着系数确定目标质心侧偏角，然后基于所述质心侧偏角以及所述目标质心侧偏角对所述车辆稳定性因数以及所述车辆操纵性因数进行加权，得到转向特性因数。
示例性的，路面附着系数与目标质心侧偏角的关系可以参阅图6所示。所述目标质心侧偏角可以符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000102
其中，βd为所述目标质心侧偏角，μ为所述路面附着系数，d1、d2、μ1、μ2均为实数。
在该实现方式中，W可以符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000103
其中，β为所述质心侧偏角，βd为目标质心侧偏角，w3为实数。
以w3＝1.1为例，当β小于βd，权重系数为0，表示车辆漂移姿态仍然可控，此时可以以操纵性转向因数控制为主；当β小于1.1βd，权重系数为1，表示车辆漂移姿态超过可控极限，此时可以以稳定性转向因数控制为主。当β介于[βd,1.1βd]之间时，权重系数为0到1之间的数，此时可以提供车辆操纵性转向因数向稳定性因数控制的平稳过渡。
S403，电子设备基于所述转向特性因数、以及所述转向角、以及所述纵向速度确定目标横摆角速度。
具体的，电子设备可以基于所述转向特性因数、以及所述转向角、以及所述纵向速度、以及所述车辆的质心到所述车辆的前轴的距离、以及所述车辆的质心到所述车辆的后轴的距离确定所述目标横摆角速度。
示例性的，所述目标横摆角速度可以符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000111
其中，γd为所述目标横摆角速度，vx为所述纵向速度，K为所述转向特性因数，δ为所述转向角，lf为车辆的质心到所述车辆的前轴的距离，lr为车辆的质心到所述车辆的后轴的距离。
在具体实施中，为了安全起见，电子设备还可以将目标横摆角速度进行饱和处理。
目标橫摆角速度是对驾驶员期望轨迹的表征，本申请实施例中根据驾驶员的转向特性需求、方向盘输入、车速以及路面限制进行计算确定目标橫摆角速度，从而可以使得车辆在稳定状态时可以提升转向敏捷性的目标横摆角速度行驶，在极限状态时以提升稳定性的目标横摆角速度行驶，同时在两个状态之间切换时保证目标横摆角速度变换平稳。
一种可能的实施方式中，在执行步骤S403之后，电子设备可以控制车辆跟踪到所述目标横摆角速度，即基于目标横摆角速度进行控制量分配。具体的，可以基于目标横摆角速度确定初始补偿横摆力矩，然后将初始补偿横摆力矩以及车辆运行时加速和减速所需的纵向驱动/制动力分配到四个电机，从而达到车辆按照驾驶员需求运动。
然而，初始补偿横摆力矩基于模型的方法计算的，因此当模型与实车存在误差时也会引起横摆力矩的误差。此外，车辆参数也存在慢性时变特性，例如轮胎磨损引起的侧偏刚度变化、乘员引起的质量和惯量变化等，这些参数的时变特性会引起横摆力矩的偏差。为了消除这些影响，可以对一段时间段内的横摆角速度误差进行统计，然后基于统计结果对初始补偿横摆力矩进行调整，得到总附加横摆力矩。具体的，可以通过步骤S404至S408实现。
S404，电子设备获取所述车辆每一时刻的目标横摆角速度、以及实际横摆角速度。
在具体实施中，针对每一时刻，电子设备可以通过上述步骤S401至步骤S403确定该时刻的目标横摆角速度，从车载传感器获取车载传感器采集的实际横摆角速度。
进一步的，在获取所述车辆每一时刻的目标横摆角速度、以及实际横摆角速度后，电子设备可以对第一时间段内横摆角速度误差进行统计。所述第一时间段的起点为所述当前时刻t之前的第一时刻t-n，所述第一时间段的终点为所述t时刻。
具体的，可以确定t时刻的目标横摆角速度γd(t)与实际横摆角速度γ(t)之间的误差值eγ(t)。eγ(t)可以满足如下公式：
eγ(t)＝γ(t)-γd(t)。
还可以确定第一时间段内目标横摆角速度的变化率，其中，变化率可以符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000112
还可以确定第一时间段内目标横摆角速度与实际横摆角速度之间的误差的总误差值。其中，总误差值A可以符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000121
当A大于0时，说明基于模型计算的初始补偿力矩偏大，当A小于0时，说明基于模型计算的初始补偿力矩偏小。
S405，电子设备基于所述车辆在当前时刻的目标横摆角速度确定初始补偿横摆力矩。
一种可能的实施方式中，电子设备基于所述车辆在当前时刻的目标横摆角速度确定初始补偿横摆力矩，可以通过如下方式实现：电子设备从驾驶员输入单元获取方向盘转角，从整车控制器获取所述整车控制器估计的纵向速度，或者，自己估计纵向速度；
基于车辆系统力与运动关系的平衡，所述初始补偿横摆力矩Mc1可以符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000122
其中，δ为车辆的转向角，vx为纵向速度，γd为目标横摆角速度，lf为质心到所述车辆的前轴的距离，lr为所述车辆的质心到所述车辆的后轴的距离，m为车辆质量，kf为前车轮等效轮胎侧偏刚度，kr为后车轮等效轮胎侧偏刚度。
S406，电子设备基于所述车辆在第一时间段内每个时刻对应的目标横摆角速度以及实际横摆角速度，调整所述初始补偿横摆力矩得到最终补偿横摆力矩。
具体的，电子设备可以基于第一时间段内目标横摆角速度与实际横摆角速度之间的误差的总误差值，调整所述初始补偿横摆力矩Mc1得到最终补偿横摆力矩Mc。最终补偿横摆力矩Mc可以符合如下公式：
Mc＝Mc1f(A)；
其中，f(A)与A的关系可以如图7所示。f(A)可以符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000123
其中，A1、A2、A4、A5、f1、f2均为实数。
S407，电子设备基于第二时间段内每个时刻的目标横摆角速度与实际横摆角速度，确定修正横摆力矩，所述第二时间段的起点为所述t时刻之前的第二时刻t0，所述第二时间段的终点为所述t时刻。其中，所述修正横摆力矩可以符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000124
其中，MFB为所述修正横摆力矩，eγ为所述t时刻目标横摆角速度与实际横摆角速度之间的误差，
Figure BDA0001961247540000125
为第二时间段内目标横摆角速度与实际横摆角速度之间误差的变化率，KP、KI、KD均为增益系数。
由于车辆运行时会有各种瞬态操作，如方向盘阶跃转向、急加、减速等；此外车辆运行时还会受到各种外界干扰，如侧风、路面颠簸等；这些都会造成横摆角速度误差。本申请实施例中通过结合修正横摆力矩MFB确定总附加横摆力矩，可以更好的消除瞬态或外界干扰引起的横摆角速度误差，从而可以使车辆快速跟踪目标横摆角速度。
S408，电子设备基于所述最终补偿横摆力矩和修正横摆力矩确定总附加横摆力矩。所述附加总横摆力矩M可以符合如下公式：
M＝MC+MFB。
一种实现方式中，电子设备进行控制量分配，即将总附加横摆力矩和驱动/制动力需求分配到四个电机的过程可以通过如下过程实现：
A1，根据车辆的受力分析分别确定车辆左右两边的轮边扭矩为：
Figure BDA0001961247540000131
Figure BDA0001961247540000132
其中，1、2、3、4分别为左前、右前、左后、右后位置的车轮，如图8，T1+3、T2+4分别表示左边两个车轮(即车轮1和车轮3)、右边两个车轮(即车轮2和车轮4)的轮边扭矩；Fvx表示车辆的驱动/制动力，若Fvx为正值则是驱动力，若Fvx为负值则是制动力；d表示左右轮之间的轮距(即车轮1与车轮2之间的轮距，或者车轮3与车轮4之间的轮距)；Rw表示车轮半径。
A2，根据垂向力对左边两个车轮(即车轮1和车轮3)、右边两个车轮(即车轮2和车轮4)的轮边扭矩进行比例分配，即同侧的前后两个轮子(即车轮1和车轮3，或者车轮2和车轮4)之间的车轮扭矩分配与相应轮子的垂直载荷成正比，则四个车轮的轮边扭矩可以分别为：
Figure BDA0001961247540000133
Figure BDA0001961247540000134
Figure BDA0001961247540000135
Figure BDA0001961247540000136
其中，T1、T2、T3、T4分别为车轮1、车轮2、车轮3、车轮4的轮边扭矩，FZ1、FZ2、FZ3、FZ4分别为车轮1、车轮2、车轮3、车轮4的车轮垂向力。
A3，由于电机和车轮之间存在减速箱实现减速增扭的功能，因此可以根据四个车轮的轮边扭矩和减速箱的速比，计算四个电机的输出扭矩为：
Figure BDA0001961247540000137
Figure BDA0001961247540000138
Figure BDA0001961247540000139
Figure BDA00019612475400001310
其中，TM1、TM2、TM3、TM4分别为车轮1对应电机、车轮2对应电机、车轮3对应电机、车轮4对应电机的输出扭矩，it为减速箱的速比。
本申请实施例中可以通过采用路面附着系数与矢量加速度作为关键输入对车辆操纵性因数和车辆稳定性因数进行加权，根据加权后的转向特性因数计算目标横摆角速度，可以实时保证车辆的稳定性。并且，本申请实施例中可以对操纵性因数进行设置，从而可以使车辆可以满足驾驶员需求，进而可以使车辆同时兼顾操纵性和稳定性。相比于现有技术，本申请实施例不需要对车辆质心侧偏角实时观测或估计，从而可以减小控制策略复杂程度。
本申请实施例中还可以通过车辆质心侧偏角以及路面附着系数确定目标横摆角速度，这种实施方式中可以通过车辆质心侧偏角控制，达到车辆漂移的目的，同时根据路面附着系数对目标横摆角速度间接控制，达到车辆漂移时实时监控和控制车辆状态，从而可以保证车辆的安全性。相对于现有技术中直接进行质心侧偏角控制，本实施例中引入了路面附着系数，扩展车辆漂移应用场景的同时，还保证了复杂路面情况下的车辆安全性。
此外，本申请实施例可以利用误差的识别对基于目标横摆角速度确定初始补偿横摆力矩进行二次修正，从而可以增强算法的自适应能力，进而可以降低消除模型与实车之间的误差，进而达到快速准确跟踪稳态工况时横摆角速度的目的。
本申请实施例还可以提供另一种车辆控制方法，用于降低跟踪目标横摆角速度时误差，从而达到快速准确跟踪稳态工况时横摆角速度的目的。所述方法由电子设备执行。该方法可以包括上述步骤S404至步骤S408，具体过程可以这里不再重复赘述。
在具体实施中，每一时刻的目标横摆角速度可以通过上述步骤S401至步骤S403确定，或者，也可以通过其他方式确定，这里对目标横摆角速度的确定方式不做具体限定。
一种实现方式中，在得到总附加横摆力矩之后，可以将基于总附加横摆力矩进行控制量分配，具体的，可以将总附加横摆力矩以及车辆运行时加速和减速所需的纵向驱动/制动力分配到四个电机，从而达到车辆按照驾驶员需求运动。具体过程可以参阅上述步骤A1至A3，这里不再重复赘述。
基于同一构思，本发明实施例还提供一种车辆控制装置90，具体用于实现图4至图8所述的实施例描述的方法，该装置的结构如图9所示，包括：信号估计单元901、操纵性设置单元902、信号处理单元903、加权单元904以及确定单元905。
一种实现方式中，信号估计单元901，用于估计路面附着系数、以及车辆的纵向速度。操纵性设置单元902，用于获取所述车辆的车辆操纵性因数。信号处理单元903，用于从驾驶员输入装置获取方向盘转角，并基于所述方向盘转角确定所述车辆的转向角；以及，从车载传感器获取所述车辆传感器采集的纵向加速度和侧向加速度，并基于所述纵向加速度和所述侧向加速度确定矢量加速度。加权单元904，用于基于所述信号估计单元901估计的路面附着系数以及所述信号处理单元903确定的所述矢量加速度对所述车辆的车辆稳定性因数以及所述车辆操纵性因数进行加权，得到转向特性因数。确定单元905，用于基于所述加权单元904得到的所述转向特性因数、以及所述信号处理单元903确定的所述转向角、以及所述信号估计单元901估计的所述纵向速度确定目标横摆角速度。
其中，所述转向特性因数可以符合如下公式：
K＝W×K1+(1-W)×K2；
其中，K为所述转向特性因数，K1为所述车辆稳定性因数，K2为所述车辆操纵性因数，所述W可以符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000151
其中，a为所述矢量加速度，μ为所述路面附着系数，g为重力加速度，w1、w2均为系数。
另一种实现方式中，信号估计单元901，用于估计路面附着系数、以及车辆的纵向速度、以及所述车辆的质心侧偏角。操纵性设置单元902，用于获取所述车辆的车辆操纵性因数。信号处理单元903，用于从驾驶员输入装置获取方向盘转角，并基于所述方向盘转角确定所述车辆的转向角。加权单元904，用于基于所述信号估计单元901估计的路面附着系数以及所述质心侧偏角对所述车辆的车辆稳定性因数以及所述车辆操纵性因数进行加权，得到转向特性因数。确定单元905，用于基于所述加权单元904得到的所述转向特性因数、以及所述信号处理单元903确定的所述转向角、以及所述信号估计单元901估计的所述纵向速度确定目标横摆角速度。
示例性的，所述加权单元904，可以具体用于：基于所述路面附着系数确定目标质心侧偏角；基于所述质心侧偏角以及所述目标质心侧偏角对所述车辆稳定性因数以及所述车辆操纵性因数进行加权。
其中，所述目标质心侧偏角可以符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000152
其中，βd为所述目标质心侧偏角，μ为所述路面附着系数，d1、d2、μ1、μ2均为实数。
所述转向特性因数可以符合如下公式：
K＝W×K1+(1-W)×K2；
其中，K为所述转向特性因数，K1为所述车辆稳定性因数，K2为所述车辆操纵性因数，所述W可以符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000153
其中，β为所述质心侧偏角，βd为所述目标质心侧偏角，w3为系数。
具体实施中，所述确定单元905，可以具体用于：基于所述转向特性因数、以及所述转向角、以及所述纵向速度、以及所述车辆的质心到所述车辆的前轴的距离、以及所述车辆的质心到所述车辆的后轴的距离确定所述目标横摆角速度。
所述装置还可以包括控制量计算单元906；所述控制量计算单元905，用于：在基于所述转向特性因数、以及所述转向角、以及所述纵向速度确定目标横摆角速度之后，获取每一时刻所述确定单元确定的目标横摆角速度、以及所述车载传感器采集的实际横摆角速度；基于所述确定单元在当前时刻的目标横摆角速度确定初始补偿横摆力矩；基于在第一时间段内每个时刻对应的目标横摆角速度以及实际横摆角速度，调整所述初始补偿横摆力矩得到最终补偿横摆力矩，所述第一时间段的起点为所述当前时刻之前的第一时刻，所述第一时间段的终点为所述当前时刻；基于第二时间段内每个时刻的目标横摆角速度与实际横摆角速度，确定修正横摆力矩，所述第二时间段的起点为所述当前时刻之前的第二时刻，所述第二时间段的终点为所述当前时刻；基于所述最终补偿横摆力矩和修正横摆力矩确定总附加横摆力矩。
所述装置还可以包括分配单元907，分配单元907用于将控制量计算单元906确定的总附加横摆力矩和驱动/制动力需求分配到四个电机。
本发明实施例还提供一种车辆控制装置100，该装置可以用于执行图4中步骤S404至步骤S408所示的方法，车辆控制装置100可以用于实现图9中的控制量计算单元905的功能。该装置的结构如图10所示，包括：第一确定单元101、获取单元102、初始补偿单元103、最终补偿单元104、修正单元105以及第二确定单元106。
其中，第一确定单元101，用于确定车辆的目标横摆角速度。获取单元102，用于获取所述第一确定单元101每一时刻确定的目标横摆角速度、以及从车载传感器获取所述车载传感器每一时刻采集的实际横摆角速度。初始补偿单元103，用于基于所述第一确定单元101在当前时刻确定的目标横摆角速度确定初始补偿横摆力矩。最终补偿单元104，用于基于所述第一确定单元101在第一时间段内每个时刻确定的目标横摆角速度、以及所述车载传感器在第一时间段内每个时刻采集的实际横摆角速度，调整所述初始补偿单元103确定的所述初始补偿横摆力矩，得到最终补偿横摆力矩，所述第一时间段的起点为所述当前时刻之前的第一时刻，所述第一时间段的终点为所述当前时刻。修正单元105，用于基于所述第一确定单元101在第二时间段内每个时刻确定的目标横摆角速度、以及所述车载传感器在第二时间段内每个时刻采集的实际横摆角速度，确定修正横摆力矩，所述第二时间段的起点为所述当前时刻之前的第二时刻，所述第二时间段的终点为所述当前时刻。第二确定单元106，用于基于所述最终补偿单元104得到的所述最终补偿横摆力矩和所述修正单元105确定的修正横摆力矩确定总附加横摆力矩。
一种可能的实施方式中，所述最终补偿单元，可以具体用于：基于所述第一时间段内每个时刻对应的目标横摆角速度以及实际横摆角速度，确定所述第一时间段内目标横摆角速度的变化率，以及所述第一时间段内目标横摆角速度与实际横摆角速度之间误差的总误差值；基于所述总误差值以及所述变化率调整所述初始补偿横摆力矩，得到最终补偿横摆力矩。
进一步的，所述最终补偿单元，在基于所述第一时间段内每个时刻对应的目标横摆角速度以及实际横摆角速度，确定所述第一时间段内目标横摆角速度与实际横摆角速度之间误差的总误差值时，可以具体用于：若所述第一时间段内目标横摆角速度的变化率小于预设阈值，则所述总误差值为所述第一时间段内每个时刻对应的目标横摆角速度与实际横摆角速度之间误差之和；若所述第一时间段内目标横摆角速度的变化率大于或等于预设阈值，则所述总误差值为0。
示例性的，所述最终补偿横摆力矩可以符合如下公式：
MC＝MC1f(A)；
其中，MC为所述最终补偿横摆力矩，MC1为所述初始补偿横摆力矩，所述f(A)可以符合如下公式：
Figure BDA0001961247540000171
其中，所述A为所述总误差值，A1、A2、A4、A5、f1、f2均为实数。
所述附加总横摆力矩可以符合如下公式：
M＝MC+MFB；
其中，所述M为所述附加总横摆力矩，MC为所述最终补偿横摆力矩，MFB为所述修正横摆力矩。
一种实现方式中，所述第一确定单元101，可以具体用于：针对每一时刻，获取所述车辆在所述时刻的路面附着系数、以及第一参数、以及车辆操纵性因数、以及转向角、以及纵向速度，所述第一参数为所述车辆的矢量加速度或者所述车辆的质心侧偏角；基于所述路面附着系数以及所述第一参数对所述车辆的车辆稳定性因数以及所述车辆操纵性因数进行加权，得到转向特性因数；基于所述转向特性因数、以及所述转向角、以及所述纵向速度确定目标横摆角速度。该实现方式下，第一确定单元101可以为图9中的车辆控制装置90。
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，另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理器中，也可以是单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块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。
其中，集成的模块既可以采用硬件的形式实现时，如图11所示，车辆控制装置可以包括处理器1101。上述模块对应的实体的硬件可以为处理器1101。处理器1101，可以是一个中央处理模块(central processing unit，CPU)，或者为数字处理模块等等。该装置还包括：存储器1102，用于存储处理器1101执行的程序。存储器1102可以是非易失性存储器，比如硬盘(hard disk drive，HDD)或固态硬盘(solid-state drive，SSD)等，还可以是易失性存储器(volatile memory)，例如随机存取存储器(random-access memory，RAM)。存储器1102是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。该装置还可以包括通信接口1103以及通信接口1104，处理器1101可以通过通信接口1103获取车载传感器采集的实际横摆角速度、纵向速度、纵向加速度、侧向加速度等参数，以及通过通信接口1104从驾驶员输入装置获取方向盘转角等参数。
一种实现方式中，处理器1101用于执行存储器1102存储的程序代码，具体用于执行图4至图8所示实施例所述的方法。可以参见图4至图8所示实施例所述的方法，本申请在此不再赘述。该实现方式中，处理器1101通过执行存储器1102存储的程序代码，可以实现图9所示车辆控制装置90的功能。
另一种实现方式中，处理器1101用于执行存储器1102存储的程序代码，具体用于执行图4中步骤S404至步骤S408所述的方法。可以参见图4所示实施例所述的方法，本申请在此不再赘述。该实现方式中，处理器1101通过执行存储器1102存储的程序代码，可以实现图10所示车辆控制装置100的功能。
本申请实施例中不限定上述处理器1101、存储器1102以及通信接口1103、通信接口1104之间的具体连接介质。本申请实施例在图11中以处理器1101、存储器1102以及通信接口1103、通信接口1104之间通过总线1104连接，总线在图11中以粗线表示，其它部件之间的连接方式，仅是进行示意性说明，并不引以为限。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图11中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储为执行上述处理器所需执行的计算机软件指令，其包含用于执行上述处理器所需执行的程序。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (29)

1.一种车辆控制方法，其特征在于，包括：
获取路面附着系数、第一参数、车辆的车辆操纵性因数、所述车辆的转向角、以及所述车辆的纵向速度，所述第一参数为所述车辆的矢量加速度或者所述车辆的质心侧偏角；
基于所述路面附着系数以及所述第一参数对所述车辆的车辆稳定性因数以及所述车辆操纵性因数进行加权，得到转向特性因数；
基于所述转向特性因数、以及所述转向角、以及所述纵向速度确定目标横摆角速度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一参数为所述车辆的矢量加速度，所述转向特性因数符合如下公式：
K＝W×K1+(1-W)×K2；
其中，K为所述转向特性因数，K1为所述车辆稳定性因数，K2为所述车辆操纵性因数，所述W符合如下公式：
Figure FDA0001961247530000011
其中，a为所述矢量加速度，μ为所述路面附着系数，g为重力加速度，w1、w2均为实数。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一参数为所述车辆的质心侧偏角，基于所述路面附着系数以及所述第一参数对所述车辆的车辆稳定性因数以及所述车辆操纵性因数进行加权，包括：
基于所述路面附着系数确定目标质心侧偏角；
基于所述质心侧偏角以及所述目标质心侧偏角对所述车辆稳定性因数以及所述车辆操纵性因数进行加权。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述目标质心侧偏角符合如下公式：
Figure FDA0001961247530000012
其中，βd为所述目标质心侧偏角，μ为所述路面附着系数，d1、d2、μ1、μ2均为实数。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述转向特性因数符合如下公式：
K＝W×K1+(1-W)×K2；
其中，K为所述转向特性因数，K1为所述车辆稳定性因数，K2为所述车辆操纵性因数，所述W符合如下公式：
Figure FDA0001961247530000021
其中，β为所述质心侧偏角，βd为所述目标质心侧偏角，w3为实数。
6.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述转向特性因数、以及所述转向角、以及所述纵向速度确定目标横摆角速度，包括：
基于所述转向特性因数、以及所述转向角、以及所述纵向速度、以及所述车辆的质心到所述车辆的前轴的距离、以及所述车辆的质心到所述车辆的后轴的距离确定所述目标横摆角速度。
7.如权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，在基于所述转向特性因数、以及所述转向角、以及所述纵向速度确定目标横摆角速度之后，所述方法还包括：
获取所述车辆每一时刻的目标横摆角速度、以及实际横摆角速度；
基于所述车辆在当前时刻的目标横摆角速度确定初始补偿横摆力矩；
基于所述车辆在第一时间段内每个时刻对应的目标横摆角速度以及实际横摆角速度，调整所述初始补偿横摆力矩得到最终补偿横摆力矩，所述第一时间段的起点为所述当前时刻之前的第一时刻，所述第一时间段的终点为所述当前时刻；
基于第二时间段内每个时刻的目标横摆角速度与实际横摆角速度，确定修正横摆力矩，所述第二时间段的起点为所述当前时刻之前的第二时刻，所述第二时间段的终点为所述当前时刻；
基于所述最终补偿横摆力矩和修正横摆力矩确定总附加横摆力矩。
8.一种车辆控制方法，其特征在于，包括：
获取所述车辆目标横摆角速度、以及实际横摆角速度；
基于所述车辆在当前时刻的目标横摆角速度确定初始补偿横摆力矩；
基于所述车辆在第一时间段内每个时刻对应的目标横摆角速度以及实际横摆角速度，调整所述初始补偿横摆力矩得到最终补偿横摆力矩，所述第一时间段的起点为所述当前时刻之前的第一时刻，所述第一时间段的终点为所述当前时刻；
基于第二时间段内每个时刻的目标横摆角速度与实际横摆角速度，确定修正横摆力矩，所述第二时间段的起点为所述当前时刻之前的第二时刻，所述第二时间段的终点为所述当前时刻；
基于所述最终补偿横摆力矩和修正横摆力矩确定总附加横摆力矩。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于所述车辆在第一时间段内每个时刻对应的目标横摆角速度以及实际横摆角速度，调整所述初始补偿横摆力矩得到最终补偿横摆力矩，包括：
基于所述第一时间段内每个时刻对应的目标横摆角速度以及实际横摆角速度，确定所述第一时间段内目标横摆角速度的变化率，以及所述第一时间段内目标横摆角速度与实际横摆角速度之间误差的总误差值；
基于所述总误差值以及所述变化率调整所述初始补偿横摆力矩，得到最终补偿横摆力矩。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一时间段内每个时刻对应的目标横摆角速度以及实际横摆角速度，确定所述第一时间段内目标横摆角速度与实际横摆角速度之间误差的总误差值，包括：
若所述第一时间段内目标横摆角速度的变化率小于预设阈值，则所述总误差值为所述第一时间段内每个时刻对应的目标横摆角速度与实际横摆角速度之间误差之和；
若所述第一时间段内目标横摆角速度的变化率大于或等于预设阈值，则所述总误差值为0。
11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述最终补偿横摆力矩符合如下公式：
MC＝MC1f(A)；
其中，MC为所述最终补偿横摆力矩，MC1为所述初始补偿横摆力矩，所述f(A)符合如下公式：
Figure FDA0001961247530000031
其中，所述A为所述总误差值，A1、A2、A4、A5、f1、f2均为实数。
12.如权利要求8至11任一项所述的方法，其特征在于，所述附加总横摆力矩符合如下公式：
M＝MC+MFB；
其中，所述M为所述附加总横摆力矩，MC为所述最终补偿横摆力矩，MFB为所述修正横摆力矩。
13.如权利要求8至12任一项所述的方法，其特征在于，所述获取所述车辆每一时刻的目标横摆角速度，包括：
针对每一时刻，获取所述车辆在所述时刻的路面附着系数、以及第一参数、以及车辆操纵性因数、以及转向角、以及纵向速度，所述第一参数为所述车辆的矢量加速度或者所述车辆的质心侧偏角；
基于所述路面附着系数以及所述第一参数对所述车辆的车辆稳定性因数以及所述车辆操纵性因数进行加权，得到转向特性因数；
基于所述转向特性因数、以及所述转向角、以及所述纵向速度确定目标横摆角速度。
14.一种车辆控制装置，其特征在于，包括：
信号估计单元，用于估计路面附着系数、以及车辆的纵向速度；
操纵性设置单元，用于获取所述车辆的车辆操纵性因数；
信号处理单元，用于从驾驶员输入装置获取方向盘转角，并基于所述方向盘转角确定所述车辆的转向角；以及，从车载传感器获取所述车辆传感器采集的纵向加速度和侧向加速度，并基于所述纵向加速度和所述侧向加速度确定矢量加速度；
加权单元，用于基于所述信号估计单元估计的路面附着系数以及所述信号处理单元确定的所述矢量加速度对所述车辆的车辆稳定性因数以及所述车辆操纵性因数进行加权，得到转向特性因数；
确定单元，用于基于所述加权单元得到的所述转向特性因数、以及所述信号处理单元确定的所述转向角、以及所述信号估计单元估计的所述纵向速度确定目标横摆角速度。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述转向特性因数符合如下公式：
K＝W×K1+(1-W)×K2；
其中，K为所述转向特性因数，K1为所述车辆稳定性因数，K2为所述车辆操纵性因数，所述W符合如下公式：
Figure FDA0001961247530000041
其中，a为所述矢量加速度，μ为所述路面附着系数，g为重力加速度，w1、w2均为实数。
16.一种车辆控制装置，其特征在于，包括：
信号估计单元，用于估计路面附着系数、以及车辆的纵向速度、以及所述车辆的质心侧偏角；
操纵性设置单元，用于获取所述车辆的车辆操纵性因数；
信号处理单元，用于从驾驶员输入装置获取方向盘转角，并基于所述方向盘转角确定所述车辆的转向角；
加权单元，用于基于所述信号估计单元估计的路面附着系数以及所述质心侧偏角对所述车辆的车辆稳定性因数以及所述车辆操纵性因数进行加权，得到转向特性因数；
确定单元，用于基于所述加权单元得到的所述转向特性因数、以及所述信号处理单元确定的所述转向角、以及所述信号估计单元估计的所述纵向速度确定目标横摆角速度。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述加权单元，具体用于：
基于所述路面附着系数确定目标质心侧偏角；
基于所述质心侧偏角以及所述目标质心侧偏角对所述车辆稳定性因数以及所述车辆操纵性因数进行加权。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述目标质心侧偏角符合如下公式：
Figure FDA0001961247530000051
其中，βd为所述目标质心侧偏角，μ为所述路面附着系数，d1、d2、μ1、μ2均为实数。
19.如权利要求17或18所述的装置，其特征在于，所述转向特性因数符合如下公式：
K＝W×K1+(1-W)×K2；
其中，K为所述转向特性因数，K1为所述车辆稳定性因数，K2为所述车辆操纵性因数，所述W符合如下公式：
Figure FDA0001961247530000052
其中，β为所述质心侧偏角，βd为所述目标质心侧偏角，w3为实数。
20.如权利要求14至19任一项所述的装置，其特征在于，所述确定单元，具体用于：
基于所述转向特性因数、以及所述转向角、以及所述纵向速度、以及所述车辆的质心到所述车辆的前轴的距离、以及所述车辆的质心到所述车辆的后轴的距离确定所述目标横摆角速度。
21.如权利要求14至20任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括控制量计算单元；
所述控制量计算单元，用于：
在基于所述转向特性因数、以及所述转向角、以及所述纵向速度确定目标横摆角速度之后，获取每一时刻所述确定单元确定的目标横摆角速度、以及所述车载传感器采集的实际横摆角速度；
基于所述确定单元在当前时刻的目标横摆角速度确定初始补偿横摆力矩；
基于在第一时间段内每个时刻对应的目标横摆角速度以及实际横摆角速度，调整所述初始补偿横摆力矩得到最终补偿横摆力矩，所述第一时间段的起点为所述当前时刻之前的第一时刻，所述第一时间段的终点为所述当前时刻；
基于第二时间段内每个时刻的目标横摆角速度与实际横摆角速度，确定修正横摆力矩，所述第二时间段的起点为所述当前时刻之前的第二时刻，所述第二时间段的终点为所述当前时刻；
基于所述最终补偿横摆力矩和修正横摆力矩确定总附加横摆力矩。
22.一种车辆控制装置，其特征在于，包括：
第一确定单元，用于确定车辆的目标横摆角速度；
获取单元，用于获取所述第一确定单元每一时刻确定的目标横摆角速度、以及从车载传感器获取所述车载传感器每一时刻采集的实际横摆角速度；
初始补偿单元，用于基于所述第一确定单元在当前时刻确定的目标横摆角速度确定初始补偿横摆力矩；
最终补偿单元，用于基于所述第一确定单元在第一时间段内每个时刻确定的目标横摆角速度、以及所述车载传感器在第一时间段内每个时刻采集的实际横摆角速度，调整所述初始补偿单元确定的所述初始补偿横摆力矩，得到最终补偿横摆力矩，所述第一时间段的起点为所述当前时刻之前的第一时刻，所述第一时间段的终点为所述当前时刻；
修正单元，用于基于所述第一确定单元在第二时间段内每个时刻确定的目标横摆角速度、以及所述车载传感器在第二时间段内每个时刻采集的实际横摆角速度，确定修正横摆力矩，所述第二时间段的起点为所述当前时刻之前的第二时刻，所述第二时间段的终点为所述当前时刻；
第二确定单元，用于基于所述最终补偿单元得到的所述最终补偿横摆力矩和所述修正单元确定的修正横摆力矩确定总附加横摆力矩。
23.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述最终补偿单元，具体用于：
基于所述第一时间段内每个时刻对应的目标横摆角速度以及实际横摆角速度，确定所述第一时间段内目标横摆角速度的变化率，以及所述第一时间段内目标横摆角速度与实际横摆角速度之间误差的总误差值；
基于所述总误差值以及所述变化率调整所述初始补偿横摆力矩，得到最终补偿横摆力矩。
24.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述最终补偿单元，在基于所述第一时间段内每个时刻对应的目标横摆角速度以及实际横摆角速度，确定所述第一时间段内目标横摆角速度与实际横摆角速度之间误差的总误差值时，具体用于：
若所述第一时间段内目标横摆角速度的变化率小于预设阈值，则所述总误差值为所述第一时间段内每个时刻对应的目标横摆角速度与实际横摆角速度之间误差之和；
若所述第一时间段内目标横摆角速度的变化率大于或等于预设阈值，则所述总误差值为0。
25.如权利要求23或24所述的装置，其特征在于，所述最终补偿横摆力矩符合如下公式：
MC＝MC1f(A)；
其中，MC为所述最终补偿横摆力矩，MC1为所述初始补偿横摆力矩，所述f(A)符合如下公式：
Figure FDA0001961247530000071
其中，所述A为所述总误差值，A1、A2、A4、A5、f1、f2均为实数。
26.如权利要求22至25任一项所述的装置，其特征在于，所述附加总横摆力矩符合如下公式：
M＝MC+MFB；
其中，所述M为所述附加总横摆力矩，MC为所述最终补偿横摆力矩，MFB为所述修正横摆力矩。
27.如权利要求22至26任一项所述的装置，其特征在于，所述第一确定单元，具体用于：
针对每一时刻，获取所述车辆在所述时刻的路面附着系数、以及第一参数、以及车辆操纵性因数、以及转向角、以及纵向速度，所述第一参数为所述车辆的矢量加速度或者所述车辆的质心侧偏角；
基于所述路面附着系数以及所述第一参数对所述车辆的车辆稳定性因数以及所述车辆操纵性因数进行加权，得到转向特性因数；
基于所述转向特性因数、以及所述转向角、以及所述纵向速度确定目标横摆角速度。
28.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存储有计算机可读指令，当计算机读取并执行所述计算机可读指令时，使得计算机执行如权利要求1-21任意一项所述的方法。
29.一种计算机程序产品，其特征在于，当计算机读取并执行所述计算机程序产品时，使得计算机执行如权利要求1-21任意一项所述的方法。
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