CN111746501A - 一种基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展方法和系统。该方法包括：根据当前车辆状态与期望车辆状态偏差计算期望附加横摆力偶矩；根据附加横摆力偶矩和附加纵向力及其期望值分配不同车轮所需要提供的纵向力；利用车轮的滑移率修正车轮所需提供的纵向力；根据修正后的车轮所需提供的纵向力协调制动系统在车轮上的制动压力与发动机输出扭矩，产生作用在车轮上的纵向力。该方法使驱动轮充分利用了驱动力和路面附着力，提高了在一定附着条件下的附加横摆力偶矩上限值，扩展了车辆横摆姿态的调节范围。该方法使只装备传统驱动系统的车辆能够在驱动轴的不同车轮上实现不同的驱动/制动力，使得车辆的纵向力可控，进而能够调节车辆速度。

Description

一种基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展方法和系统

技术领域

本发明涉及汽车安全技术领域，尤其涉及一种基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展方法和系统。

背景技术

电子稳定控制系统(ESC)是现有的汽车主动安全系统的重要组成部分，其重要功能之一为横摆稳定性控制(anti-yaw control，AYC)。

现有的横摆稳定性控制系统中，其通过传感器直接测得或进一步计算整车的状态，如横摆角速度和质心侧偏角，进而计算车辆的转向过度或转向不足状态。当车辆出现转向不足状态时，通过内侧车轮进行制动产生附加横摆力偶矩，进而修正车辆运动姿态；当车辆出现转向过度状态时，通过外侧车轮进行制动产生附加横摆力偶矩，进而修正车辆运动姿态。但由于路面附着的限制，附加横摆力偶矩存在一定上限，即调节范围是有限的，在极端工况下即使施加了最大附加横摆力偶矩，车辆仍可能失稳；且由于只对车轮施加制动，该方法的使用必然导致车辆速度的下降，无法保持车辆速度或使车辆加速。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的一方面涉及一种基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展方法，包括：

根据当前车辆状态与期望车辆状态偏差计算期望附加横摆力偶矩；

根据附加横摆力偶矩和附加纵向力及其期望值分配不同车轮所需要提供的纵向力；

利用车轮的滑移率修正所述车轮所需提供的纵向力；

根据修正后的所述车轮所需提供的纵向力协调制动系统在车轮上的制动压力与发动机输出扭矩，产生作用在车轮上的纵向力。

优选地，所述期望附加横摆力偶矩按照如下公式计算：

其中

e_β＝β-β^d，

e_r＝r-r^d，

其中，e_β为车身侧偏角偏差，e_r为横摆角速度偏差，β为当前车身侧偏角，β^d为期望车身侧偏角，r为当前横摆角速度，r^d为期望横摆角速度，k_p,k_i,k_d为PID控制器的参数。

优选地，所述根据附加横摆力偶矩和附加纵向力及其期望值分配不同车轮所需要提供的纵向力，包括：

分配左右侧车轮的纵向力F_l、F_r，使附加横摆力偶矩M、附加纵向力F_x与期望值的偏差最小：

F_x＝F_l+F_r

根据路面附着力分配左侧和右侧各车轮所需提供的纵向力：

式中，各符号的含义为：

*＝l、r，l表示左侧车轮,r表示右侧车轮；

F_l为左侧车轮的纵向力，F_r为右侧车轮的纵向力，M为附加横摆力偶矩，F_x为附加纵向力，M^d为期望附加横摆力偶矩，

为期望附加纵向力；q₁为附加横摆力偶矩偏差的权重，q₂为附加纵向力偏差的权重；

为左侧各车轮所提供的纵向力下限，

为左侧各车轮所提供的纵向力上限，

为右侧各车轮所提供的纵向力下限，

为右侧各车轮所提供的纵向力上限，i＝1,2..n，il表示左侧第一、第二…第n车轮，ir表示右侧第一、第二…第n车轮，a表示驱动力或制动力。

优选地，所述利用车轮的滑移率修正所述车轮所需提供的纵向力，包括：

判断车辆是否发生严重侧滑，如果车辆未发生严重侧滑，则判断滑移率是否有偏差，

如果滑移率无偏差，则车轮为S1状态，

如果

即车轮处于驱动状态，则车轮为S2状态，按照如下公式进行驱动滑移率调节：

其中，

为修正的所述车轮所需提供的纵向力，

为分配的车轮所需要提供的纵向力，λ_i为车轮滑移率，

为第一滑移率阈值，e_λ＝λ-λ^d为滑移率偏差，λ^d为期望滑移率，λ为当前滑移率，k_p2,k_i2,k_d2为车轮参数；

如果

即车轮处于制动状态，则车轮为S3状态，按照如下公式进行制动滑移率调节：

其中，

为第二滑移率阈值；

如果在S2状态下，

即修正的车轮所需提供的驱动力大于分配的车轮所需要提供的驱动力，则进入S1状态；

如果在S3状态下，

即修正的车轮所需提供的制动力大于分配的车轮所需要提供的制动力，则进入S1状态；

如果车辆发生严重侧滑，则计算前轮的期望滑移率，并请求前轮滑移率控制，进入S4状态，按照S2状态的方式调节；

如果在S4状态下，退出前轮滑移率控制，则进入S1状态。

优选地，当车辆当前侧偏角与期望侧偏角的偏差大于阈值时，车辆出现严重侧滑；按照如下公式计算所述前轮的期望滑移率：

其中，e_r2＝|β|-|β^d|，为车辆当前侧偏角与期望侧偏角的偏差，k_p2,k_i2,k_d2为车轮参数；

当纵向车速大于阈值或车辆当前侧偏角与期望侧偏角的偏差小于阈值时，车辆侧滑可控或被抑制，退出前轮滑移率控制。

优选地，还包括步骤：

对当前车辆状态和路面状态进行估计，包括对滑移率、车轮最大纵向力、附加横摆力偶矩上限值、路面附着力、车身侧偏角、纵向速度、前轮转角进行估计。

优选地，还包括步骤：

根据当前车辆状态计算期望车辆状态，包括利用方向盘转角δ，纵向车速v_x和路面附着力μ计算期望横摆角速度r^d和期望车身侧偏角β^d。

本发明的另一方面涉及一种基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展系统，包括：

期望附加横摆力偶矩计算模块，用于根据当前车辆状态与期望车辆状态偏差计算期望附加横摆力偶矩；

车轮纵向力分配模块，用于根据附加横摆力偶矩和附加纵向力及其期望值分配不同车轮所需要提供的纵向力；

滑移率控制模块，用于利用车轮的滑移率修正所述车轮所需提供的纵向力；

驱动与制动力控制模块，用于根据修正后的所述车轮所需提供的纵向力协调制动系统在车轮上的制动压力与发动机输出扭矩，产生作用在车轮上的纵向力。

优选地，还包括：主动驱动控制模块，用于判断车辆是否发生严重侧滑，如果车辆发生严重侧滑，则计算前轮的期望滑移率，并请求前轮滑移率控制，如果车辆侧滑可控或被抑制，请求退出前轮滑移率控制。

优选地，还包括：状态估计模块，用于对当前车辆状态和路面状态进行估计，包括对滑移率、车轮最大纵向力、附加横摆力偶矩上限值、路面附着力、车身侧偏角、纵向速度、前轮转角进行估计；

参考模型模块，用于根据当前车辆状态计算期望车辆状态，包括利用方向盘转角δ，纵向车速v_x和路面附着力μ计算期望横摆角速度r^d和期望车身侧偏角β^d。

本发明的有益效果是：本发明提供的基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展方法和系统，使驱动轮充分利用了驱动力和路面附着力，提高了在一定附着条件下的附加横摆力偶矩上限值，扩展了车辆横摆姿态的调节范围。该可调范围的扩展除了能够扩展AYC的可调范围，亦适用于其他需要使用附加横摆力偶进行车辆姿态调节的场合，如防侧滚控制、路径跟随等。另外，该方案使只装备传统驱动系统的车辆能够在驱动轴的不同车轮上实现不同的驱动/制动力，使得车辆的纵向力可控，进而能够调节车辆速度。

附图说明

图1为本发明所述基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展方法流程示意图；

图2为本发明所述基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展系统结构示意图；

图3为本发明所述利用车轮滑移率对分配的车轮纵向力进行修正的方法示意图；

图4为本发明所述进行前轮滑移率控制导致车轮摩擦力方向改变过程示意图。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。

本发明提供的方法可以在如下的终端环境中实施，该终端可以包括一个或多个如下部件：处理器、存储器和显示屏。其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现下述实施例所述的方法。

处理器可以包括一个或者多个处理核心。处理器利用各种接口和线路连接整个终端内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器内的数据，执行终端的各种功能和处理数据。

存储器可以包括随机存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory)。存储器可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令。

显示屏用于显示各个应用程序的用户界面。

除此之外，本领域技术人员可以理解，上述终端的结构并不构成对终端的限定，终端可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。比如，终端中还包括射频电路、输入单元、传感器、音频电路、电源等部件，在此不再赘述。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供了一种基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展方法，包括：

S101，根据当前车辆状态与期望车辆状态偏差计算期望附加横摆力偶矩；

S102，根据附加横摆力偶矩和附加纵向力及其期望值分配不同车轮所需要提供的纵向力；

S103，利用车轮的滑移率修正所述车轮所需提供的纵向力；

S104，根据修正后的所述车轮所需提供的纵向力协调制动系统在车轮上的制动压力与发动机输出扭矩，产生作用在车轮上的纵向力。

执行步骤S101，所述期望附加横摆力偶矩按照如下公式计算：

其中

e_β＝β-β^d，

e_r＝r-r^d，

其中，e_β为车身侧偏角偏差，e_r为横摆角速度偏差，β为当前车身侧偏角，β^d为期望车身侧偏角，r为当前横摆角速度，r^d为期望横摆角速度，k_p,k_i,k_d为PID控制器的参数。

其中，当前车辆状态可以通过计算得到，也可以通过其他方式获取，比如通过对应的传感器检测得到。

本发明实施例中，可以通过公式计算得到的当前车辆状态，包括，比如：滑移率、车轮最大纵向力、附加横摆力偶矩上限的计算，其中，计算得到的滑移率可以用于修正分配的车轮所需提供的纵向力，车轮最大纵向力、纵向力的上限和下限均可以用于分配不同车轮所需要提供的纵向力，附加横摆力偶矩上限可用于扩展车辆横摆姿态的调节范围。如本领域技术人员可以理解的，还可以通过计算得到例如路面附着力、车身侧偏角、纵向速度、前轮转角等参数。其中，采用如下方法计算滑移率、车轮最大纵向力、附加横摆力偶矩上限。

①滑移率的估计：

②车轮最大纵向力的估计：

车轮最大纵向力受路面附着力、车轮侧向力、车轮垂向力的影响，本发明提供一种方法估计一定条件下车轮所能提供的最大纵向力。

步骤1：通过实验获得轮胎模型，一种可行的方法为利用魔术公式拟合轮胎模型，魔术公式如下，其中B_X，C_X，E_X均为标定得到的参数，F_Zi为车轮垂向力，F_X0为车轮的最大纵向力，F_Y0为车轮的最大侧向力。

F_X0＝μF_Zisin{C_Xarctan[B_Xλ_i-E_X(B_Xλ_i-arctan(B_Xλ_i))]}

F_Y0＝μF_Zisin{C_Yarctan[B_Yα_i-E_Y(B_Yα_i-arctan(B_Yα_i))]}

除该方法外，亦可通过实验的方式测得轮胎最大侧向力(或最大纵向力)与路面附着、垂向力、纵向滑移率(或侧偏角)的关系。

步骤2：利用联合滑移公式估计在保持一定侧向力条件下能提供的最大纵向力，计算公式如下，其中λ_i取为最优滑移率λ_i＝λ^d。(实际上，由于左右侧车轮滑移率λ_i相同，侧偏角α_i相同，可认为左右侧车轮能提供的最大纵向力相同)

③附加横摆力偶矩上限估计：

S1:计算轮胎所能提供纵向力的上限

下限

其受路面能提供的最大纵向力

制动系统所能提供的最大制动力

驱动系统所能提供的最大驱动力共同限制

(负值)。其计算公式为：

S2:附加横摆力偶矩上限M^ub、上限M^lb利用以下公式估算，其中b为车辆左右轮距。

本实施例中，期望车辆状态也可以根据当前的整车状态计算得到，比如利用方向盘转角δ，纵向车速v_x和路面附着μ计算期望横摆角速度r^d和期望车身侧偏角β^d，以表示期望车辆状态。可采用以下多种方法计算期望横摆角速度和期望车身侧偏角，在实际应用过程中，可根据车辆状态采用不同的方法或不同方法的组合进行计算。

方法1：

利用车辆简化动力学模型计算，其公式为

其中K为汽车稳定性因数，计算公式为

受路面附着的限制，车辆的最大侧向加速度不能超过路面最大附着，因而期望横摆角速度受下式限制

其中K_μ为附着放大因子，按需取[0.8,1.5]间的数。

期望车身侧偏角通过下式计算

方法2：

利用实验方法测得车辆在不同附着条件下横摆角速度、车身侧偏角与车速、前轮转角的关系，得到关系[r^d,β^d]＝f(u,δ,μ)。

方法3：

在自动驾驶车辆或具有ADAS功能的车辆中，期望横摆角速度和期望车身侧偏角可以由自动驾驶或ADAS控制器提供，或由其他需要控制车身姿态的控制器提供。

执行步骤S102，根据附加横摆力偶矩和附加纵向力及其期望值分配不同车轮所需要提供的纵向力，包括：

分配左右侧车轮的纵向力F_l、F_r，使附加横摆力偶矩M、附加纵向力F_x与期望值的偏差最小：

F_x＝F_l+F_r

根据路面附着力分配左侧和右侧各车轮所需提供的纵向力：

式中，各符号的含义为：

*＝l、r，l表示左侧车轮,r表示右侧车轮；

F_l为左侧车轮的纵向力，F_r为右侧车轮的纵向力，M为附加横摆力偶矩，F_x为附加纵向力，M^d为期望附加横摆力偶矩，

为期望附加纵向力；q₁为附加横摆力偶矩偏差的权重，q₂为附加纵向力偏差的权重；

为左侧各车轮所提供的纵向力下限，

为左侧各车轮所提供的纵向力上限，

为右侧各车轮所提供的纵向力下限，

为右侧各车轮所提供的纵向力上限，i＝1,2..n，il表示左侧第一、第二…第n车轮，ir表示右侧第一、第二…第n车轮，a表示驱动力或制动力。

其中，车轮的纵向力下限和上限均可通过公式进行计算，具体的计算过程可参见上文所述，在此不再赘述。

执行步骤S103，利用车轮的滑移率修正所述车轮所需提供的纵向力，包括：

判断车辆是否发生严重侧滑，如果车辆未发生严重侧滑，则判断滑移率是否有偏差，

如果滑移率无偏差，则车轮为S1状态，

如果

即车轮处于驱动状态，则车轮为S2状态，按照如下公式进行驱动滑移率调节：

其中，

为修正的所述车轮所需提供的纵向力，

为分配的车轮所需要提供的纵向力，λ_i为车轮滑移率，

为第一滑移率阈值，e_λ＝λ-λ^d为滑移率偏差，λ^d为期望滑移率，λ为当前滑移率，k_p2,k_i2,k_d2为车轮参数；

如果

即车轮处于制动状态，则车轮为S3状态，按照如下公式进行制动滑移率调节：

其中，

为第二滑移率阈值；

如果在S2状态下，

即修正的车轮所需提供的驱动力大于分配的车轮所需要提供的驱动力，则进入S1状态；

如果在S3状态下，

即修正的车轮所需提供的制动力大于分配的车轮所需要提供的制动力，则进入S1状态；

如果车辆发生严重侧滑，则计算前轮的期望滑移率，并请求前轮滑移率控制，进入S4状态，按照S2状态的方式调节；

如果在S4状态下，退出前轮滑移率控制，则进入S1状态。

通过利用车轮滑移率对分配的车轮所需提供的纵向力进行修正，可以防止分配的纵向力直接施加在车轮上导致车轮过度转滑或抱死。

每个车轮均可以采用上述方法，不同车轮的参数或存在差异。上述修正过程可参见图3。图3中：

条件1：

且车轮处于驱动状态

条件2：修正的车轮所需提供的驱动力大于分配的车轮所需要提供的驱动力

(注：①由于F_i为负值时表示驱动力，正值是表示制动力，因而此处为“<”；②F_i为负值相较于F_i为正值亦表示其所需驱动力加大，同理F_i为正值相较于F_i为负值表示其所需制动力加大，下同)；

条件3：

且车轮处于制动状态

条件4：修正的车轮所需提供的制动力大于分配的车轮所需要提供的制动力

条件5：车辆发生严重侧滑，请求前轮滑移率控制；

条件6：车辆侧滑可控，退出前轮滑移率控制。

S1状态下，无需控制车轮滑移率，可将分配的车轮纵向力直接输出作为修正的车轮纵向力，即

S2状态下，进行驱动滑移率调节，调节方式为，利用公式：

(不同车轮的参数可以不同)计算，其中滑移率偏差为e_λ＝λ-λ^d，期望滑移率λ^d为人为预设值，可通过实验得到，一般约为0.15左右。

S3状态下，进行制动滑移率调节，调节方式为，利用公式

(参数与S2可以不同)计算，其中滑移率偏差为e_λ＝λ-λ^d。

S4状态的控制方式同S2，λ^d为车辆发生严重侧滑时，通过计算得到的前轮的期望滑移率。

对于前驱车辆，当车辆发生严重侧滑时，通过差动制动或驱动方式难以修正车辆姿态。本发明基于摩擦力与拖滑速度间的关系，通过主动驱动改变车轮纵向拖滑速度，进而改变摩擦力的方向，以改变车身的侧滑程度。同时利用驱动增加车辆纵向速度，进一步减小车辆侧偏角。实施过程如下：

当车身侧偏角与期望侧偏角的偏差|β|-|β^d|大于阈值时，认为车辆出现严重侧滑，该阈值可通过标定得到，或根据经验值，直接取为6-8deg。

当车辆出现严重侧滑时，根据当前的侧偏角偏差|β|-|β^d|计算前轮的目标滑移率，计算方法为使用PID控制器，公式为

其中e_r2＝|β|-|β^d|，k_p2,k_i2,k_d2为车轮参数，目标滑移率为驱动滑移，并利用该滑移率进行前轮滑移率控制，后轮不控制。

当纵向车速大于阈值(标定得到)或|β|-|β^d|小于阈值时(该阈值为上述阈值减2deg)说明车辆侧滑已可控，或车辆侧滑已被抑制，此时退出前轮滑移率控制。

该方法效果可如图4所示，左图为未控制时的效果，右图为施加控制时的效果，此时由于前轮摩擦力方向改变，车辆产生顺时针横摆力偶矩，使车身顺时针方向旋转，车辆侧偏角减小。

采用本发明提供的上述方法，先使用主动驱动减小车辆侧滑趋势，进而使用驱动制动协同控制方法进一步控制车辆横摆运动，可以使得车辆更加稳定。

执行步骤S104，根据修正后的所述车轮所需提供的纵向力协调制动系统在车轮上的制动压力与发动机输出扭矩，产生作用在车轮上的纵向力。

对于该步骤的实施过程，本实施例中以四轮后驱的车辆构型进行说明，其余车辆构型的实施过程类似。

对于非驱动轮而言，其仅能产生制动力，其制动系统所需要提供的制动压力为

其中K_bi为制动器制动因数，可通过实验标定得到。

对于驱动轮，其需要驱动力与制动力相互协调配合产生。其共有三种情况，视情况可以采用不同的方式实现所需的车轮纵向力：

1)两侧车轮均需要制动

两侧车轮制动系统所需要提供的制动压力为

驱动系统提供的扭矩

2)左侧车轮需要驱动力，且大于右侧

此时车桥需提供的驱动力为

在驱动桥差速器的作用下，

的驱动力分配至左侧驱动轮，进而产生所需纵向力，左侧车轮施加制动压力为0；

的驱动力分配至右侧驱动轮，为在右侧车轮产生所需纵向力，需对右侧车轮施加制动，其施加的制动压力应为

考虑到发动机(或电机)产生驱动力

到驱动桥驱动力

的传递关系，发动机(或电机)产生驱动力应为

其中i_g为变速箱传动比，i_d为主减速器传动比，η为传动效率，均可由实验获得。

3)右侧车轮需要驱动力，且大于左侧

方法类似于2)中的方法。

本发明提供的方法使驱动轮充分利用了驱动力和路面附着力，提高了在一定附着条件下的附加横摆力偶矩上限值，扩展了车辆横摆姿态的调节范围。该可调范围的扩展除了能够扩展AYC的可调范围，亦适用于其他需要使用附加横摆力偶进行车辆姿态调节的场合，如防侧滚控制、路径跟随等。另外，该方法使只装备传统驱动系统的车辆能够在驱动轴的不同车轮上实现不同的驱动/制动力，使得车辆的纵向力可控，进而能够调节车辆速度。

实施例二

如图2所示，本发明实施例提供了一种基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展系统，包括：

期望附加横摆力偶矩计算模块，用于根据当前车辆状态与期望车辆状态偏差计算期望附加横摆力偶矩；

车轮纵向力分配模块，用于根据附加横摆力偶矩和附加纵向力及其期望值分配不同车轮所需要提供的纵向力；

滑移率控制模块，用于利用车轮的滑移率修正所述车轮所需提供的纵向力；

驱动与制动力控制模块，用于根据修正后的所述车轮所需提供的纵向力协调制动系统在车轮上的制动压力与发动机输出扭矩，产生作用在车轮上的纵向力。

进一步地，本发明提供的基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展系统，还包括：

主动驱动控制模块，用于判断车辆是否发生严重侧滑，如果车辆发生严重侧滑，则计算前轮的期望滑移率，并请求前轮滑移率控制，如果车辆侧滑可控或被抑制，请求退出前轮滑移率控制。

进一步地，还包括：

状态估计模块，用于对当前车辆状态和路面状态进行估计，包括对滑移率、车轮最大纵向力、附加横摆力偶矩上限值、路面附着力、车身侧偏角、纵向速度、前轮转角进行估计；

参考模型模块，用于根据当前车辆状态计算期望车辆状态，包括利用方向盘转角δ，纵向车速v_x和路面附着力μ计算期望横摆角速度r^d和期望车身侧偏角β^d。

本发明实施例中，涉及到的部分符号的含义如下表所示。

注释：其中上标d表示期望值，s表示分配值，ub表示上限，lb表示下限，thre表示阈值；下标e表示发动机，下标i(i＝1、2、3…n)分别表示左侧或右侧的第一、第二…第n车轮，对于四轮车，i表示左前、右前、左后、右后车轮。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展方法，其特征在于，包括：

根据当前车辆状态与期望车辆状态偏差计算期望附加横摆力偶矩；

根据附加横摆力偶矩和附加纵向力及其期望值分配不同车轮所需要提供的纵向力；

利用车轮的滑移率修正所述车轮所需提供的纵向力；

根据修正后的所述车轮所需提供的纵向力协调制动系统在车轮上的制动压力与发动机输出扭矩，产生作用在车轮上的纵向力。

2.如权利要求1所述的基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展方法，其特征在于，所述期望附加横摆力偶矩按照如下公式计算：

其中

e_β＝β-β^d，

e_r＝r-r^d，

其中，e_β为车身侧偏角偏差，e_r为横摆角速度偏差，β为当前车身侧偏角，β^d为期望车身侧偏角，r为当前横摆角速度，r^d为期望横摆角速度，k_p，k_i，k_d为PID控制器的参数。

3.如权利要求1所述的基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展方法，其特征在于，所述根据附加横摆力偶矩和附加纵向力及其期望值分配不同车轮所需要提供的纵向力，包括：

分配左右侧车轮的纵向力F_l、F_r，使附加横摆力偶矩M、附加纵向力F_x与期望值的偏差最小：

F_x＝F_l+F_r

根据路面附着力分配左侧和右侧各车轮所需提供的纵向力：

式中，各符号的含义为：

*＝1、r，l表示左侧车轮，r表示右侧车轮；

F_l为左侧车轮的纵向力，F_r为右侧车轮的纵向力，M为附加横摆力偶矩，F_x为附加纵向力，M^d为期望附加横摆力偶矩，

为期望附加纵向力；q₁为附加横摆力偶矩偏差的权重，q₂为附加纵向力偏差的权重；

为左侧各车轮所提供的纵向力下限，

为左侧各车轮所提供的纵向力上限，

为右侧各车轮所提供的纵向力下限，

为右侧各车轮所提供的纵向力上限，i＝1，2..n，il表示左侧第一、第二...第n车轮，ir表示右侧第一、第二...第n车轮，a表示驱动力或制动力。

4.如权利要求1所述的基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展方法，其特征在于，所述利用车轮的滑移率修正所述车轮所需提供的纵向力，包括：

判断车辆是否发生严重侧滑，如果车辆未发生严重侧滑，则判断滑移率是否有偏差，

如果滑移率无偏差，则车轮为S1状态，

如果

即车轮处于驱动状态，则车轮为S2状态，按照如下公式进行驱动滑移率调节：

其中，

为修正的所述车轮所需提供的纵向力，

为分配的车轮所需要提供的纵向力，λ_i为车轮滑移率，

为第一滑移率阈值，e_λ＝λ-λ^d为滑移率偏差，λ^d为期望滑移率，λ为当前滑移率，k_p2，k_i2，k_d2为车轮参数；

如果

即车轮处于制动状态，则车轮为S3状态，按照如下公式进行制动滑移率调节：

其中，

为第二滑移率阈值；

如果在S2状态下，

即修正的车轮所需提供的驱动力大于分配的车轮所需要提供的驱动力，则进入S1状态；

如果在S3状态下，

即修正的车轮所需提供的制动力大于分配的车轮所需要提供的制动力，则进入S1状态；

如果车辆发生严重侧滑，则计算前轮的期望滑移率，并请求前轮滑移率控制，进入S4状态，按照S2状态的方式调节；

如果在S4状态下，退出前轮滑移率控制，则进入S1状态。

5.如权利要求4所述的基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展方法，其特征在于，当车辆当前侧偏角与期望侧偏角的偏差大于阈值时，车辆出现严重侧滑；按照如下公式计算所述前轮的期望滑移率：

其中，e_r2＝|β|-|β^d|，为车辆当前侧偏角与期望侧偏角的偏差，k_p2，k_i2，k_d2为车轮参数；

当纵向车速大于阈值或车辆当前侧偏角与期望侧偏角的偏差小于阈值时，车辆侧滑可控或被抑制，退出前轮滑移率控制。

6.如权利要求1所述的基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展方法，其特征在于，还包括步骤：

对当前车辆状态和路面状态进行估计，包括对滑移率、车轮最大纵向力、附加横摆力偶矩上限值、路面附着力、车身侧偏角、纵向速度、前轮转角进行估计。

7.如权利要求1所述的基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展方法，其特征在于，还包括步骤：

根据当前车辆状态计算期望车辆状态，包括利用方向盘转角δ，纵向车速v_x和路面附着力μ计算期望横摆角速度r^d和期望车身侧偏角β^d。

8.一种基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展系统，其特征在于，包括：

期望附加横摆力偶矩计算模块，用于根据当前车辆状态与期望车辆状态偏差计算期望附加横摆力偶矩；

车轮纵向力分配模块，用于根据附加横摆力偶矩和附加纵向力及其期望值分配不同车轮所需要提供的纵向力；

滑移率控制模块，用于利用车轮的滑移率修正所述车轮所需提供的纵向力；

驱动与制动力控制模块，用于根据修正后的所述车轮所需提供的纵向力协调制动系统在车轮上的制动压力与发动机输出扭矩，产生作用在车轮上的纵向力。

9.如权利要求8所述的基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展系统，其特征在于，还包括：

主动驱动控制模块，用于判断车辆是否发生严重侧滑，如果车辆发生严重侧滑，则计算前轮的期望滑移率，并请求前轮滑移率控制，如果车辆侧滑可控或被抑制，请求退出前轮滑移率控制。

10.如权利要求8所述的基于驱制动协同控制的车辆操纵极限扩展系统，其特征在于，还包括：

状态估计模块，用于对当前车辆状态和路面状态进行估计，包括对滑移率、车轮最大纵向力、附加横摆力偶矩上限值、路面附着力、车身侧偏角、纵向速度、前轮转角进行估计；

参考模型模块，用于根据当前车辆状态计算期望车辆状态，包括利用方向盘转角δ，纵向车速v_x和路面附着力μ计算期望横摆角速度r^d和期望车身侧偏角β^d。

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