CN112666924A - 一种智能线控底盘加速度控制参数标定装置和标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的智能线控底盘加速度控制参数标定装置和标定方法，可实现底盘开发周期加速度控制参数的标定和底盘使用周期加速度控制参数的实时更新，以此减少线控底盘开发周期和开发成本，改善线控底盘加速度控制效果。本发明标定装置和标定方法，可在开发周期对线控底盘加速度控制的前馈控制参数和制动力与制动压力对应表进行标定，减少准确测量这些参数的复杂过程和成本，提高线控底盘生产效率；本发明标定装置和标定方法兼容性高，可实现多种类型的线控底盘加速度控制参数标定；本发明标定装置和标定方法，可在底盘使用周期对底盘加速度控制参数实时标定，减少底盘在使用周期加速度控制参数变化对加速度控制效果的影响，改善加速度控制的效果。

Description

一种智能线控底盘加速度控制参数标定装置和标定方法

技术领域

本发明属于智能底盘控制领域，具体是一种智能线控底盘加速度控制参数标定装置和标定方法。

背景技术

车辆加速度控制是车辆控制的一个重要方面，对实现车辆高级辅助驾驶功能及自动驾驶功能具有重要意义。

目前，线控底盘加速度控制的主流控制方法是前馈控制与反馈控制结合的方法。前馈控制根据车辆的行驶参数和道路参数，通过理论计算得出车辆达到期望加速度值所需电机输出扭矩，加快加速度控制的响应速度。反馈控制则根据实际加速度与期望加速度的误差，调整电机输出扭矩，增加加速度控制精度。通过前馈控制与反馈相结合，整体提高加速度控制效果。

前馈控制参数的准确承兑对整车加速度控制效果有一定影响。而现有车辆加速度控制方案与相关专利较少考虑车辆前馈参数变化对加速度控制效果的影响。如专利申请号为201810677167.X，名为“无人驾驶电动车的加速控制方法及装置”的专利，提出无人驾驶电动车的加速控制方法及装置，应用前馈加反馈的加速度控制方法，整体提高了加速度控制效果。其在控制车辆加速度时，默认加速度的控制参数是已知的，且保持不变。这种控制方法没有考虑车辆实际使用过程中前馈参数变化造成加速度控制效果的影响。与此同时，想要准确测量车轮控制的前馈参数，如车辆的滚动阻力系数、风阻系数等，过程繁琐，不利于底盘的批量生产。

发明内容

针对现有的智能线控底盘加速度控制中的前馈控制参数标定方法存在的缺陷，本发明提出一种智能线控底盘加速度控制参数标定装置和标定方法，实现底盘开发周期加速度控制参数的标定和底盘使用周期加速度控制参数的实时更新，以此减少线控底盘开发周期和开发成本，改善线控底盘加速度控制效果。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种智能线控底盘加速度控制参数标定装置，包括数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、数据收发模块和人机交互模块；

所述的数据采集模块用于实时采集底盘加速度、底盘车速和路面坡度数据并反馈给数据处理模块，所述的数据采集模块包括IMU和GNSS，其中IMU用于实时测量并反馈底盘加速度值和路面坡度值，GNSS用于实时测量并反馈底盘车速值；

所述的数据收发模块用于与底盘CAN网络通信，实时获取底盘状态信息并将底盘状态信息发送给数据存储模块，底盘状态信息包括底盘驱动电机的输出扭矩、底盘线控制动系统的制动压力和底盘车轮的转角；

所述的数据存储模块用于存储数据采集模块、数据收发模块和数据处理模块中需要存储的数据，向数据处理模块周期传输用于拟合前馈参数的数据，并向数据收发模块周期传输数据处理模块拟合得到的前馈参数和制动力与制动压力对应表；

所述的数据处理模块用于接收数据采集模块采集的底盘加速度、底盘车速和路面坡度数据，对接收的数据进行滤波，并将滤波后的数据存储到数据存储模块中，同时接收数据存储模块存储的用于拟合前馈参数的数据，实时拟合底盘加速度控制所需的前馈参数和制动力与制动压力对应表，并将拟合得到的前馈参数和制动力与制动压力对应表存储于数据存储模块中；

所述的人机交互模块用于设置输入参数和标定模式、接收数据存储模块发送的人机交互信息并向数据存储模块发送设置的输入参数和标定模式信息，其中输入参数包括底盘性能参数和底盘传动系参数，底盘性能参数包括底盘行驶的最大车速和底盘线控制动系统的最大制动压力，底盘传动系参数包括底盘驱动电机的个数、底盘传动系速比、底盘传动系效率和底盘车轮半径；标定模式包括初始标定模式和非初始标定模式，初始标定模式用于底盘开发周期的前馈参数标定和制动力与制动压力对应表标定，非初始标定模式用于底盘使用周期的前馈参数实时拟合和制动力与制动压力对应表更新。

一种基于上述标定装置实施的智能线控底盘加速度控制参数标定方法，包括初始标定方法和非初始标定方法；

初始标定方法包括以下步骤SA 1～SA 10：

SA 1：标定人员通过人机交互模块设置标定模式为初始标定模式；

SA 2：数据采集模块判断其采集的数据及收到的底盘状态信息是否存在报错，若存在报错，则人机交互模块提示数据存在报错；若无报错，则转至步骤SA 3；

SA 3：数据处理模块从数据存储模块中读取底盘传动系参数，判断底盘传动系参数是否已通过人机交互模块输入，若判断为未输入，则人机交互模块提示标定人员输入底盘传动系参数；若判断为已输入，则转至步骤SA 4；

SA 4：数据存储模块将人机交互信息发送给人机交互模块，人机交互模块提示标定人员操控底盘，数据处理模块进行驱动加速标定，驱动加速标定流程即对前馈参数的拟合流程，拟合得到底盘开发周期的一组前馈参数

SA 5：数据处理模块判断驱动加速标定流程是否完成，若判断为完成，则转至步骤SA6；若判断为未完成，则转至步骤SA 4；

SA 6：循环步骤SA 4～SA 5若干次，得到底盘开发周期的若干组前馈参数

对该若干组前馈参数取均值，得到一组前馈参数C₀、C₁、C₂、C₃，将该组前馈参数存储到数据存储模块中；

SA 7：数据存储模块将人机交互信息发送给人机交互模块，人机交互模块提示标定人员操控底盘，数据处理模块进行制动减速标定，得到底盘开发周期的若干组制动力与制动压力对应值；

SA 8：数据处理模块判断制动减速标定流程是否完成，若判断为完成，则转至步骤SA 9；若判断为未完成，则转至步骤SA 7；

SA 9：数据处理模块对得到的底盘开发周期的若干组制动力与制动压力对应值进行拟合计算，得到底盘开发周期的制动力与制动压力对应表，并存储到数据存储模块中；

SA 10：人机交互模块提示初始标定完成；

非初始标定方法包括以下步骤SB 1～SB 7：

SB 1：标定人员通过人机交互模块设置标定模式为非初始标定模式，该非初始标定模式作为后续标定装置启动后的默认标定模式；

SB 2：数据采集模块判断其采集的数据及收到的底盘状态信息是否存在报错，若存在报错，则人机交互模块提示数据存在报错；若无报错，则转至步骤SB 3；

SB 3：数据处理模块判断底盘是否处于行驶状态，若判断为底盘处于行驶状态，则转至步骤SB 4；若判断为底盘处于静止状态，则标定装置进入待机状态；

SB 4：底盘行驶过程中，数据处理模块进行实时的驱动加速标定，根据数据采集模块采集的数据及底盘状态信息对前馈参数进行实时拟合，得到前馈参数实时值；同时，数据处理模块进行实时的制动减速标定，得到制动力与制动压力实时对应值；

SB 5：数据处理模块将实时拟合得到的前馈参数实时值或制动力与制动压力实时对应值存储到数据存储模块中，对数据存储模块中存储的前馈参数或制动力与制动压力对应表进行实时更新；

SB 6：数据收发模块将数据存储模块中存储的前馈参数和制动力与制动压力对应表实时发送给底盘CAN网络，用于底盘加速度前馈控制；

SB 7：数据处理模块判断底盘是否停止行驶，若判断为底盘停止行驶，则转至步骤SB 8；若判断为底盘未停止行驶，则转至步骤SB 4；

SB 8：底盘停止行驶，标定装置进入待机状态。

作为优选，步骤SB 3和步骤SB 7中，数据处理模块判断底盘是否处于行驶状态和是否停止行驶的依据均为：若v>v₀，则判断底盘处于行驶状态，否则底盘处于静止状态；其中：v为通过数据采集模块采集并由数据处理模块滤波后的底盘车速，底盘前进和后退都为正数；v₀为预设的用于判断底盘是否处于行驶状态的底盘车速阈值，v₀>0。

作为优选，步骤SA 4的具体流程为：

SA 41：数据存储模块将人机交互信息发送给人机交互模块，人机交互模块提示标定人员增大或减少油门输入；

SA 42：数据采集模块采集底盘加速度、底盘车速和路面坡度数据并发送给数据处理模块，由数据处理模块对数据采集模块发送的数据进行滤波，并将滤波后的数据存储到数据存储模块中；

SA 43：数据存储模块将滤波后的数据及数据收发模块获取的底盘状态信息周期传输至数据处理模块，数据处理模块对收到的数据进行拟合，拟合得到底盘开发周期的若干组前馈参数；其中，数据处理模块拟合数据的方法为：

建立底盘的纵向动力学方程：

在底盘驱动加速标定工况下，F_brake＝0，得到：

进一步得到：

令：

从而得到：

T_e＝C₀a_x+C₁cosθ+C₂sinθ+C₃v²

式中：a_x为底盘纵向加速度值，加速时a_x为正，减速时a_x为负；δ_i为底盘旋转质量换算系数；m为包括底盘质量在内的整车质量；g为重力加速度；n为底盘驱动电机的个数；T_e为n个底盘驱动电机的输出扭矩的平均值；i为传动系速比；η为传动系效率；R_w为底盘车轮半径；f为滚动阻力系数；θ为路面坡度，上坡时θ为正，下坡时θ为负；ρ_air为空气密度；A为底盘迎风面积；C_d为风阻系数；

T_e，a_x，θ，v为通过数据采集模块和底盘CAN网络采集和获取得到的数据；数据处理模块根据N组T_e、a_x、θ、v数据，应用线性回归分析，得到一组前馈参数

其中N为预设的固定值，N为大于1的正整数。

作为优选，步骤SA 5中，判断驱动加速标定流程是否完成的方法为：

标定人员根据人机交互模块的提示，增大或减少油门输入，使底盘车速在(v₀,0.2v_max),(0.2v_max,0.4v_max),(0.4v_max,0.6v_max),(0.6v_max,0.8v_max),(0.8v_max,v_max)区间范围内各持续行驶t₀以上时间，判断底盘行驶过程中底盘车轮的转角角度δ是否满足δ∈(-δ₀,δ₀)，底盘车轮逆时针旋转时δ为正，顺时针旋转时δ为负；

若底盘在上述不同区间范围车速下持续行驶t₀以上时间过程中，底盘车轮的转角角度δ均满足δ∈(-δ₀,δ₀)，则判断驱动加速标定流程已完成，否则，判断驱动加速标定流程未完成；其中：

v_max为底盘行驶的最大车速，通过人机交互模块输入；

t₀为预设值，δ₀为预设的驱动加速标定过程中底盘车轮的转角角度阈值。

作为优选，步骤SA 7的具体流程为：

SA 71：数据存储模块将人机交互信息发送给人机交互模块，人机交互模块提示标定人员完成相应的底盘制动操作，包括确定制定时刻和制动输入大小；

SA 72：数据处理模块计算得到响应的制动力，计算方法如下：

根据步骤S43中建立的底盘的纵向动力学方程，在底盘处于制动减速标定工况下，T_e＝0，得到：

令：

其中n、i、η、R_w均为通过人机交互模块设置的输入参数，F_brake为响应的制动力；

进一步得到：

F_brake＝-KC₀a_x-KC₁cosθ-KC₂sinθ-KC₃v²

数据处理模块根据滤波后的a_x、θ、v数据及通过人机交互模块设置的输入参数计算得到的K，结合步骤SA 6中得到的前馈参数C₀、C₁、C₂、C₃，计算得到响应的制动力F_brake；

SA 73：根据步骤SA 72计算得出的制动力和底盘状态信息中的底盘线控制动系统的制动压力，得到底盘开发周期的若干组制动力与制动压力对应值。

作为优选，步骤SA 8中，判断制动减速标定流程是否完成的方法为：

标定人员根据人机交互模块的提示完成相应的底盘制动操作，包括确定制动时间和制动输入大小，使底盘线控制动系统的制动压力在

的响应值间隔下，从

到P_max的制动压力均能够响应到，并使标定过程中底盘车轮的转角角度δ满足δ∈(-δ₀,δ₀)；其中：

P_max为底盘线控制动系统的最大制动压力，通过人机交互模块输入；

M为标定得到的底盘开发周期的若干组制动力与制动压力对应值中制动压力值的个数，M为预设值。

作为优选，步骤SB 4的具体流程为：

SB 41：数据采集模块实时采集底盘加速度、底盘车速和路面坡度数据并发送给数据处理模块，数据处理模块对接收的底盘加速度、底盘车速和路面坡度数据进行滤波，并将滤波后的数据存储到数据存储模块中，同时接收数据存储模块存储的用于拟合前馈参数的数据；

SB 42：数据处理模块根据底盘状态信息中的底盘车轮的转角信息，判断底盘车轮的转角角度δ是否满足δ∈(-δ₀,δ₀)；若满足进入步骤SB 43，否则数据处理模块对底盘当前工况不进行前馈参数拟合，数据存储模块直接向数据收发模块输出上一次拟合得到的前馈参数；

SB 43：数据处理模块根据滤波后的底盘纵向加速度值a_x、底盘状态信息中底盘驱动电机的输出扭矩T_e、底盘线控制动系统的制动压力p判断底盘制动情况，判断依据如下：

若同时满足：a_x>0,T_e>0,p＝0，则底盘为驱动加速工况；

若同时满足：a_x<0,T_e＝0,p>0，则底盘为制动减速工况；

SB 44：数据处理模块判断底盘当前工况是否为驱动加速工况，若为驱动加速工况，则进入步骤SB 46，否则进入步骤SB 45；

SB 45：数据处理模块拟合得到前馈参数，拟合方法如下：

令：

得到：

T_e＝C₀a_x+C₁cosθ+C₂sinθ+C₃v²

SB 46：数据处理模块判断底盘当前工况是否为制动减速工况，若为制动减速工况，则进入步骤SB 47，否则数据处理模块对底盘当前工况不进行前馈参数拟合，数据存储模块直接向数据收发模块输出上一次拟合得到的前馈参数；

SB 47：数据处理模块采用步骤SA 72中的方法计算得到制动力，得到当前制动减速工况下制动力与制动压力实时对应值。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明提出的智能线控底盘加速度控制参数标定装置和标定方法，可在开发周期对线控底盘加速度控制的前馈控制参数和制动力与制动压力对应表进行标定，减少了准确测量这些参数的复杂过程和成本，提高了线控底盘生产效率。

(2)本发明提出的标定装置和标定方法兼容性高，可实现多种类型的线控底盘加速度控制参数标定。

(3)本发明提出的标定装置和标定方法，可在底盘使用周期对底盘加速度控制参数实时标定，减少底盘在使用周期加速度控制参数变化对加速度控制效果的影响，从而改善加速度控制的效果。

附图说明

图1为实施例1中智能线控底盘加速度控制参数标定装置的组成结构示意图；

图2为实施例2中初始标定方法的流程图；

图3为实施例2中非初始标定方法的流程图；

图4为实施例2中步骤SA 4的具体流程图；

图5为实施例2中步骤SA 7的具体流程图；

图6为实施例2中步骤SB 4的具体流程图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：一种智能线控底盘加速度控制参数标定装置，其组成结构如图1所示，应用于四轮毂电机驱动的的智能线控底盘，该标定装置包括数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、数据收发模块和人机交互模块。

数据采集模块用于实时采集底盘加速度、底盘车速和路面坡度数据并反馈给数据处理模块，数据采集模块包括IMU和GNSS，其中IMU用于实时测量并反馈底盘加速度值和路面坡度值，GNSS用于实时测量并反馈底盘车速值。

数据收发模块用于与底盘CAN网络通信，实时获取底盘状态信息并将底盘状态信息发送给数据存储模块，底盘状态信息包括底盘驱动电机的输出扭矩、底盘线控制动系统的制动压力和底盘车轮的转角。

数据存储模块用于存储数据采集模块、数据收发模块和数据处理模块中需要存储的数据，向数据处理模块周期传输用于拟合前馈参数的数据，并向数据收发模块周期传输数据处理模块拟合得到的前馈参数和制动力与制动压力对应表。

数据处理模块用于接收数据采集模块采集的底盘加速度、底盘车速和路面坡度数据，对接收的数据进行滤波，并将滤波后的数据存储到数据存储模块中，同时接收数据存储模块存储的用于拟合前馈参数的数据，实时拟合底盘加速度控制所需的前馈参数和制动力与制动压力对应表，并将拟合得到的前馈参数和制动力与制动压力对应表存储于数据存储模块中。

人机交互模块用于设置输入参数和标定模式、接收数据存储模块发送的人机交互信息并向数据存储模块发送设置的输入参数和标定模式信息，其中输入参数包括底盘性能参数和底盘传动系参数，底盘性能参数包括底盘行驶的最大车速和底盘线控制动系统的最大制动压力，底盘传动系参数包括底盘驱动电机的个数、底盘传动系速比、底盘传动系效率和底盘车轮半径；标定模式包括初始标定模式和非初始标定模式，初始标定模式用于底盘开发周期的前馈参数标定和制动力与制动压力对应表标定，非初始标定模式用于底盘使用周期的前馈参数实时拟合和制动力与制动压力对应表更新。

实施例1中，人机交互模块采用现有技术。其中，其中底盘传动系参数的输入、标定模式的选择，由与标定装置配套的智能手机app输入；人机交互提示标定人员完成相应操作，由标定装置向手机app发送操作提示信息完成。标定装置与智能手机之间通过wifi信号实现数据传输。

实施例2：一种基于实施例1的标定装置实施的智能线控底盘加速度控制参数标定方法，包括初始标定方法和非初始标定方法，其中，初始标定方法的流程图如图2所示，非初始标定方法的流程图如图3所示。

初始标定方法包括以下步骤SA 1～SA 10：

SA 1：标定人员通过人机交互模块设置标定模式为初始标定模式；

SA 2：数据采集模块判断其采集的数据及收到的底盘状态信息是否存在报错，若存在报错，则人机交互模块提示数据存在报错；若无报错，则转至步骤SA 3；

SA 3：数据处理模块从数据存储模块中读取底盘传动系参数，判断底盘传动系参数是否已通过人机交互模块输入，若判断为未输入，则人机交互模块提示标定人员输入底盘传动系参数；若判断为已输入，则转至步骤SA 4；

SA 4：数据存储模块将人机交互信息发送给人机交互模块，人机交互模块提示标定人员操控底盘，数据处理模块进行驱动加速标定，驱动加速标定流程即对前馈参数的拟合流程，拟合得到底盘开发周期的一组前馈参数

如图4所示，步骤SA 4的具体流程为：

SA 41：数据存储模块将人机交互信息发送给人机交互模块，人机交互模块提示标定人员增大或减少油门输入；

SA 42：数据采集模块采集底盘加速度、底盘车速和路面坡度数据并发送给数据处理模块，由数据处理模块对数据采集模块发送的数据进行滤波，并将滤波后的数据存储到数据存储模块中；

SA 43：数据存储模块将滤波后的数据及数据收发模块获取的底盘状态信息周期传输至数据处理模块，数据处理模块对收到的数据进行拟合，拟合得到底盘开发周期的若干组前馈参数；其中，数据处理模块拟合数据的方法为：

建立底盘的纵向动力学方程：

在底盘驱动加速标定工况下，F_brake＝0，得到：

进一步得到：

令：

从而得到：

T_e＝C₀a_x+C₁cosθ+C₂sinθ+C₃v²

式中：a_x为底盘纵向加速度值，加速时a_x为正，减速时a_x为负；δ_i为底盘旋转质量换算系数；m为包括底盘质量在内的整车质量；g为重力加速度，g＝9.8m/s²；n为底盘驱动电机的个数，本实施例中，n＝4；T_e为4个底盘驱动电机的输出扭矩的平均值；i为传动系速比，本实施例中，由于线控底盘是四轮毂电机直接驱动，因此i＝1；η为传动系效率，本实施例中，由于线控底盘是四轮毂电机直接驱动，因此η＝100；R_w为底盘车轮半径，本实施例中，R_w＝2.8m；f为滚动阻力系数；θ为路面坡度，上坡时θ为正，下坡时θ为负；ρ_air为空气密度，本实施例中，ρ_air＝1.293kg/m³；A为底盘迎风面积；C_d为风阻系数；

T_e，a_x，θ，v为通过数据采集模块和底盘CAN网络采集和获取得到的数据；数据处理模块根据N组T_e、a_x、θ、v数据，应用线性回归分析，得到一组前馈参数

其中N为预设的固定值，N为大于1的正整数，本实施例中，N＝50；

SA 5：数据处理模块判断驱动加速标定流程是否完成，若判断为完成，则转至步骤SA 6；若判断为未完成，则转至步骤SA 4；

步骤SA 5中，判断驱动加速标定流程是否完成的方法为：

标定人员根据人机交互模块的提示，增大或减少油门输入，使底盘车速在(v₀,0.2v_max),(0.2v_max,0.4v_max),(0.4v_max,0.6v_max),(0.6v_max,0.8v_max),(0.8v_max,v_max)区间范围内各持续行驶t₀以上时间，判断底盘行驶过程中底盘车轮的转角角度δ是否满足δ∈(-δ₀,δ₀)，底盘车轮逆时针旋转时δ为正，顺时针旋转时δ为负；

若底盘在上述不同区间范围车速下持续行驶t₀以上时间过程中，底盘车轮的转角角度δ均满足δ∈(-δ₀,δ₀)，则判断驱动加速标定流程已完成，否则，判断驱动加速标定流程未完成；其中：

v₀为预设的用于判断底盘是否处于行驶状态的底盘车速阈值，v₀>0，本实施例中v₀＝0.5m/s；

v_max为底盘行驶的最大车速，通过人机交互模块输入，本实施例中，v_max＝15m/s；

t₀为预设值，δ₀为预设的驱动加速标定过程中底盘车轮的转角角度阈值，本实施例中，t₀＝5s，δ₀＝1°；

SA 6：循环步骤SA 4～SA 5若干次，得到底盘开发周期的若干组前馈参数

对该若干组前馈参数取均值，得到一组前馈参数C₀、C₁、C₂、C₃，具体地，C₀＝5.93×10¹，C₁＝7.20×10⁰，C₂＝4.80×10²，C₃＝3.96×10^-3，将该组前馈参数存储到数据存储模块中；

SA 7：数据存储模块将人机交互信息发送给人机交互模块，人机交互模块提示标定人员操控底盘，数据处理模块进行制动减速标定，得到底盘开发周期的若干组制动力与制动压力对应值；如图5所示，步骤SA 7的具体流程为：

SA 71：数据存储模块将人机交互信息发送给人机交互模块，人机交互模块提示标定人员完成相应的底盘制动操作，包括确定制定时刻和制动输入大小；

SA 72：数据处理模块计算得到响应的制动力，计算方法如下：

根据步骤S43中建立的底盘的纵向动力学方程，在底盘处于制动减速标定工况下，T_e＝0，得到：

令：

其中n、i、η、R_w均为通过人机交互模块设置的输入参数，F_brake为响应的制动力；

进一步得到：

F_brake＝-KC₀a_x-KC₁cosθ-KC₂sinθ-KC₃v²

数据处理模块根据滤波后的a_x、θ、v数据及通过人机交互模块设置的输入参数计算得到的K，结合步骤SA 6中得到的前馈参数C₀、C₁、C₂、C₃，计算得到响应的制动力F_brake；

SA 73：根据步骤SA 72计算得出的制动力和底盘状态信息中的底盘线控制动系统的制动压力，得到底盘开发周期的若干组制动力与制动压力对应值；

SA 8：数据处理模块判断制动减速标定流程是否完成，若判断为完成，则转至步骤SA 9；若判断为未完成，则转至步骤SA 7；

步骤SA 8中，判断制动减速标定流程是否完成的方法为：

标定人员根据人机交互模块的提示完成相应的底盘制动操作，包括确定制动时间和制动输入大小，使底盘线控制动系统的制动压力在

的响应值间隔下，从

到P_max的制动压力均能够响应到，并使标定过程中底盘车轮的转角角度δ满足δ∈(-δ₀,δ₀)；其中：

P_max为底盘线控制动系统的最大制动压力，通过人机交互模块输入，本实施例中，P_max＝8.0Mpa；

M为标定得到的底盘开发周期的若干组制动力与制动压力对应值中制动压力值的个数，M为预设值，本实施例中，M＝20；

SA 9：数据处理模块对得到的底盘开发周期的若干组制动力与制动压力对应值进行拟合计算，得到底盘开发周期的制动力与制动压力对应表，并存储到数据存储模块中；其中，得到的底盘开发周期的制动力与制动压力对应表为：

制动压力(Mpa)	0.4	0.8	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8	3.2	3.6	4.0
											制动力(N)	648	925	1254	1498	1854	2246	2823	2995	3214	3427
制动压力(Mpa)	4.4	4.8	5.2	5.6	6.0	6.4	6.8	7.2	7.6	8.0
											制动力(N)	3742	4014	4290	4459	4966	5024	5136	5323	5439	5784

SA 10：人机交互模块提示初始标定完成。

非初始标定方法包括以下步骤SB 1～SB 7：

SB 1：标定人员通过人机交互模块设置标定模式为非初始标定模式，该非初始标定模式作为后续标定装置启动后的默认标定模式；

SB 2：数据采集模块判断其采集的数据及收到的底盘状态信息是否存在报错，若存在报错，则人机交互模块提示数据存在报错；若无报错，则转至步骤SB 3；

SB 3：数据处理模块判断底盘是否处于行驶状态，若判断为底盘处于行驶状态，则转至步骤SB 4；若判断为底盘处于静止状态，则标定装置进入待机状态；

SB 4：底盘行驶过程中，数据处理模块进行实时的驱动加速标定，根据数据采集模块采集的数据及底盘状态信息对前馈参数进行实时拟合，得到前馈参数实时值；同时，数据处理模块进行实时的制动减速标定，得到制动力与制动压力实时对应值；如图6所示，步骤SB 4的具体流程为：

SB 41：数据采集模块实时采集底盘加速度、底盘车速和路面坡度数据并发送给数据处理模块，数据处理模块对接收的底盘加速度、底盘车速和路面坡度数据进行滤波，并将滤波后的数据存储到数据存储模块中，同时接收数据存储模块存储的用于拟合前馈参数的数据；

SB 42：数据处理模块根据底盘状态信息中的底盘车轮的转角信息，判断底盘车轮的转角角度δ是否满足δ∈(-δ₀,δ₀)；若满足进入步骤SB 43，否则数据处理模块对底盘当前工况不进行前馈参数拟合，数据存储模块直接向数据收发模块输出上一次拟合得到的前馈参数；

SB 43：数据处理模块根据滤波后的底盘纵向加速度值a_x、底盘状态信息中底盘驱动电机的输出扭矩T_e、底盘线控制动系统的制动压力p判断底盘制动情况，判断依据如下：

若同时满足：a_x>0,T_e>0,p＝0，则底盘为驱动加速工况；

若同时满足：a_x<0,T_e＝0,p>0，则底盘为制动减速工况；

SB 44：数据处理模块判断底盘当前工况是否为驱动加速工况，若为驱动加速工况，则进入步骤SB 46，否则进入步骤SB 45；

SB 45：数据处理模块拟合得到前馈参数，拟合方法如下：

令：

得到：

T_e＝C₀a_x+C₁cosθ+C₂sinθ+C₃v²

SB 46：数据处理模块判断底盘当前工况是否为制动减速工况，若为制动减速工况，则进入步骤SB 47，否则数据处理模块对底盘当前工况不进行前馈参数拟合，数据存储模块直接向数据收发模块输出上一次拟合得到的前馈参数；

SB 47：数据处理模块采用步骤SA 72中的方法计算得到制动力，得到当前制动减速工况下制动力与制动压力实时对应值；

SB 5：数据处理模块将实时拟合得到的前馈参数实时值或制动力与制动压力实时对应值存储到数据存储模块中，对数据存储模块中存储的前馈参数或制动力与制动压力对应表进行实时更新；

SB 6：数据收发模块将数据存储模块中存储的前馈参数和制动力与制动压力对应表实时发送给底盘CAN网络，用于底盘加速度前馈控制；

SB 7：数据处理模块判断底盘是否停止行驶，若判断为底盘停止行驶，则转至步骤SB 8；若判断为底盘未停止行驶，则转至步骤SB 4；

SB 8：底盘停止行驶，标定装置进入待机状态；

步骤SB 3和步骤SB 7中，数据处理模块判断底盘是否处于行驶状态和是否停止行驶的依据均为：若v>v₀，则判断底盘处于行驶状态，否则底盘处于静止状态；其中：v为通过数据采集模块采集并由数据处理模块滤波后的底盘车速，底盘前进和后退都为正数；v₀为预设的用于判断底盘是否处于行驶状态的底盘车速阈值，v₀>0，本实施例中v₀＝0.5m/s。

Claims (8)

1.一种智能线控底盘加速度控制参数标定装置，其特征在于，包括数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、数据收发模块和人机交互模块；

所述的数据采集模块用于实时采集底盘加速度、底盘车速和路面坡度数据并反馈给数据处理模块，所述的数据采集模块包括IMU和GNSS，其中IMU用于实时测量并反馈底盘加速度值和路面坡度值，GNSS用于实时测量并反馈底盘车速值；

所述的数据收发模块用于与底盘CAN网络通信，实时获取底盘状态信息并将底盘状态信息发送给数据存储模块，底盘状态信息包括底盘驱动电机的输出扭矩、底盘线控制动系统的制动压力和底盘车轮的转角；

所述的数据存储模块用于存储数据采集模块、数据收发模块和数据处理模块中需要存储的数据，向数据处理模块周期传输用于拟合前馈参数的数据，并向数据收发模块周期传输数据处理模块拟合得到的前馈参数和制动力与制动压力对应表；

所述的数据处理模块用于接收数据采集模块采集的底盘加速度、底盘车速和路面坡度数据，对接收的数据进行滤波，并将滤波后的数据存储到数据存储模块中，同时接收数据存储模块存储的用于拟合前馈参数的数据，实时拟合底盘加速度控制所需的前馈参数和制动力与制动压力对应表，并将拟合得到的前馈参数和制动力与制动压力对应表存储于数据存储模块中；

所述的人机交互模块用于设置输入参数和标定模式、接收数据存储模块发送的人机交互信息并向数据存储模块发送设置的输入参数和标定模式信息，其中输入参数包括底盘性能参数和底盘传动系参数，底盘性能参数包括底盘行驶的最大车速和底盘线控制动系统的最大制动压力，底盘传动系参数包括底盘驱动电机的个数、底盘传动系速比、底盘传动系效率和底盘车轮半径；标定模式包括初始标定模式和非初始标定模式，初始标定模式用于底盘开发周期的前馈参数标定和制动力与制动压力对应表标定，非初始标定模式用于底盘使用周期的前馈参数实时拟合和制动力与制动压力对应表更新。

2.一种基于权利要求1所述的标定装置实施的智能线控底盘加速度控制参数标定方法，其特征在于包括初始标定方法和非初始标定方法；

初始标定方法包括以下步骤SA 1～SA 10：

SA 1：标定人员通过人机交互模块设置标定模式为初始标定模式；

SA 2：数据采集模块判断其采集的数据及收到的底盘状态信息是否存在报错，若存在报错，则人机交互模块提示数据存在报错；若无报错，则转至步骤SA 3；

SA 3：数据处理模块从数据存储模块中读取底盘传动系参数，判断底盘传动系参数是否已通过人机交互模块输入，若判断为未输入，则人机交互模块提示标定人员输入底盘传动系参数；若判断为已输入，则转至步骤SA 4；

SA 4：数据存储模块将人机交互信息发送给人机交互模块，人机交互模块提示标定人员操控底盘，数据处理模块进行驱动加速标定，驱动加速标定流程即对前馈参数的拟合流程，拟合得到底盘开发周期的一组前馈参数

SA 5：数据处理模块判断驱动加速标定流程是否完成，若判断为完成，则转至步骤SA6；若判断为未完成，则转至步骤SA 4；

SA 6：循环步骤SA 4～SA 5若干次，得到底盘开发周期的若干组前馈参数

对该若干组前馈参数取均值，得到一组前馈参数C₀、C₁、C₂、C₃，将该组前馈参数存储到数据存储模块中；

SA 7：数据存储模块将人机交互信息发送给人机交互模块，人机交互模块提示标定人员操控底盘，数据处理模块进行制动减速标定，得到底盘开发周期的若干组制动力与制动压力对应值；

SA 8：数据处理模块判断制动减速标定流程是否完成，若判断为完成，则转至步骤SA9；若判断为未完成，则转至步骤SA 7；

SA 9：数据处理模块对得到的底盘开发周期的若干组制动力与制动压力对应值进行拟合计算，得到底盘开发周期的制动力与制动压力对应表，并存储到数据存储模块中；

SA 10：人机交互模块提示初始标定完成；

非初始标定方法包括以下步骤SB 1～SB 7：

SB 1：标定人员通过人机交互模块设置标定模式为非初始标定模式，该非初始标定模式作为后续标定装置启动后的默认标定模式；

SB 2：数据采集模块判断其采集的数据及收到的底盘状态信息是否存在报错，若存在报错，则人机交互模块提示数据存在报错；若无报错，则转至步骤SB 3；

SB 3：数据处理模块判断底盘是否处于行驶状态，若判断为底盘处于行驶状态，则转至步骤SB 4；若判断为底盘处于静止状态，则标定装置进入待机状态；

SB 4：底盘行驶过程中，数据处理模块进行实时的驱动加速标定，根据数据采集模块采集的数据及底盘状态信息对前馈参数进行实时拟合，得到前馈参数实时值；同时，数据处理模块进行实时的制动减速标定，得到制动力与制动压力实时对应值；

SB 5：数据处理模块将实时拟合得到的前馈参数实时值或制动力与制动压力实时对应值存储到数据存储模块中，对数据存储模块中存储的前馈参数或制动力与制动压力对应表进行实时更新；

SB 6：数据收发模块将数据存储模块中存储的前馈参数和制动力与制动压力对应表实时发送给底盘CAN网络，用于底盘加速度前馈控制；

SB 7：数据处理模块判断底盘是否停止行驶，若判断为底盘停止行驶，则转至步骤SB8；若判断为底盘未停止行驶，则转至步骤SB 4；

SB 8：底盘停止行驶，标定装置进入待机状态。

3.根据权利要求2所述的智能线控底盘加速度控制参数标定方法，其特征在于步骤SB3和步骤SB 7中，数据处理模块判断底盘是否处于行驶状态和是否停止行驶的依据均为：若v>v₀，则判断底盘处于行驶状态，否则底盘处于静止状态；其中：v为通过数据采集模块采集并由数据处理模块滤波后的底盘车速，底盘前进和后退都为正数；v₀为预设的用于判断底盘是否处于行驶状态的底盘车速阈值，v₀>0。

4.根据权利要求3所述的智能线控底盘加速度控制参数标定方法，其特征在于步骤SA4的具体流程为：

SA 41：数据存储模块将人机交互信息发送给人机交互模块，人机交互模块提示标定人员增大或减少油门输入；

SA 42：数据采集模块采集底盘加速度、底盘车速和路面坡度数据并发送给数据处理模块，由数据处理模块对数据采集模块发送的数据进行滤波，并将滤波后的数据存储到数据存储模块中；

SA 43：数据存储模块将滤波后的数据及数据收发模块获取的底盘状态信息周期传输至数据处理模块，数据处理模块对收到的数据进行拟合，拟合得到底盘开发周期的若干组前馈参数；其中，数据处理模块拟合数据的方法为：

建立底盘的纵向动力学方程：

在底盘驱动加速标定工况下，F_brake＝0，得到：

进一步得到：

令：

从而得到：

T_e＝C₀a_x+C₁cosθ+C₂sinθ+C₃v²

式中：a_x为底盘纵向加速度值，加速时a_x为正，减速时a_x为负；δ_i为底盘旋转质量换算系数；m为包括底盘质量在内的整车质量；g为重力加速度；n为底盘驱动电机的个数；T_e为n个底盘驱动电机的输出扭矩的平均值；i为传动系速比；η为传动系效率；R_w为底盘车轮半径；f为滚动阻力系数；θ为路面坡度，上坡时θ为正，下坡时θ为负；ρ_air为空气密度；A为底盘迎风面积；C_d为风阻系数；

T_e，a_x，θ，v为通过数据采集模块和底盘CAN网络采集和获取得到的数据；数据处理模块根据N组T_e、a_x、θ、v数据，应用线性回归分析，得到一组前馈参数

其中N为预设的固定值，N为大于1的正整数。

5.根据权利要求4所述的智能线控底盘加速度控制参数标定方法，其特征在于步骤SA5中，判断驱动加速标定流程是否完成的方法为：

标定人员根据人机交互模块的提示，增大或减少油门输入，使底盘车速在(v₀,0.2v_max),(0.2v_max,0.4v_max),(0.4v_max,0.6v_max),(0.6v_max,0.8v_max),(0.8v_max,v_max)区间范围内各持续行驶t₀以上时间，判断底盘行驶过程中底盘车轮的转角角度δ是否满足δ∈(-δ₀,δ₀)，底盘车轮逆时针旋转时δ为正，顺时针旋转时δ为负；

若底盘在上述不同区间范围车速下持续行驶t₀以上时间过程中，底盘车轮的转角角度δ均满足δ∈(-δ₀,δ₀)，则判断驱动加速标定流程已完成，否则，判断驱动加速标定流程未完成；其中：

v_max为底盘行驶的最大车速，通过人机交互模块输入；

t₀为预设值，δ₀为预设的驱动加速标定过程中底盘车轮的转角角度阈值。

6.根据权利要求4所述的智能线控底盘加速度控制参数标定方法，其特征在于步骤SA7的具体流程为：

SA 71：数据存储模块将人机交互信息发送给人机交互模块，人机交互模块提示标定人员完成相应的底盘制动操作，包括确定制定时刻和制动输入大小；

SA 72：数据处理模块计算得到响应的制动力，计算方法如下：

根据步骤S43中建立的底盘的纵向动力学方程，在底盘处于制动减速标定工况下，T_e＝0，得到：

令：

其中n、i、η、R_w均为通过人机交互模块设置的输入参数，F_brake为响应的制动力；

进一步得到：

F_brake＝-KC₀a_x-KC₁cosθ-KC₂sinθ-KC₃v²

数据处理模块根据滤波后的a_x、θ、v数据及通过人机交互模块设置的输入参数计算得到的K，结合步骤SA 6中得到的前馈参数C₀、C₁、C₂、C₃，计算得到响应的制动力F_brake；

SA 73：根据步骤SA 72计算得出的制动力和底盘状态信息中的底盘线控制动系统的制动压力，得到底盘开发周期的若干组制动力与制动压力对应值。

7.根据权利要求4所述的智能线控底盘加速度控制参数标定方法，其特征在于步骤SA8中，判断制动减速标定流程是否完成的方法为：

标定人员根据人机交互模块的提示完成相应的底盘制动操作，包括确定制动时间和制动输入大小，使底盘线控制动系统的制动压力在

的响应值间隔下，从

到P_max的制动压力均能够响应到，并使标定过程中底盘车轮的转角角度δ满足δ∈(-δ₀,δ₀)；其中：

P_max为底盘线控制动系统的最大制动压力，通过人机交互模块输入；

M为标定得到的底盘开发周期的若干组制动力与制动压力对应值中制动压力值的个数，M为预设值。

8.根据权利要求4所述的智能线控底盘加速度控制参数标定方法，其特征在于步骤SB4的具体流程为：

SB 41：数据采集模块实时采集底盘加速度、底盘车速和路面坡度数据并发送给数据处理模块，数据处理模块对接收的底盘加速度、底盘车速和路面坡度数据进行滤波，并将滤波后的数据存储到数据存储模块中，同时接收数据存储模块存储的用于拟合前馈参数的数据；

SB 42：数据处理模块根据底盘状态信息中的底盘车轮的转角信息，判断底盘车轮的转角角度δ是否满足δ∈(-δ₀,δ₀)；若满足进入步骤SB 43，否则数据处理模块对底盘当前工况不进行前馈参数拟合，数据存储模块直接向数据收发模块输出上一次拟合得到的前馈参数；

SB 43：数据处理模块根据滤波后的底盘纵向加速度值a_x、底盘状态信息中底盘驱动电机的输出扭矩T_e、底盘线控制动系统的制动压力p判断底盘制动情况，判断依据如下：

若同时满足：a_x>0,T_e>0,p＝0，则底盘为驱动加速工况；

若同时满足：a_x<0,T_e＝0,p>0，则底盘为制动减速工况；

SB 44：数据处理模块判断底盘当前工况是否为驱动加速工况，若为驱动加速工况，则进入步骤SB 46，否则进入步骤SB 45；

SB 45：数据处理模块拟合得到前馈参数，拟合方法如下：

令：

得到：

T_e＝C₀a_x+C₁cosθ+C₂sinθ+C₃v²

SB 46：数据处理模块判断底盘当前工况是否为制动减速工况，若为制动减速工况，则进入步骤SB 47，否则数据处理模块对底盘当前工况不进行前馈参数拟合，数据存储模块直接向数据收发模块输出上一次拟合得到的前馈参数；

SB 47：数据处理模块采用步骤SA 72中的方法计算得到制动力，得到当前制动减速工况下制动力与制动压力实时对应值。

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