CN112810602A - 基于聚类的智能线控底盘个性化稳定性控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于聚类的智能线控底盘个性化稳定性控制方法及系统，包括：数据采集单元、驾驶特征聚类分析单元、车辆状态聚类分析单元、稳定性控制单元、线控转向执行单元、线控制动执行单元、主动悬架执行单元、警报单元；本发明的基于聚类的智能线控底盘个性化稳定性控制方法，基于聚类分析得到车辆稳定性状态和驾驶风格，能够适应不同驾驶员进行稳定性控制，并且能够通过车联网单元考虑周围车辆的影响，提高主动安全性能。

Description

基于聚类的智能线控底盘个性化稳定性控制方法及系统
技术领域
本发明属于汽车底盘系统技术领域，尤其涉及一种基于聚类的智能线控底盘个性化稳定性控制方法及系统。
背景技术
线控底盘系统是汽车底盘发展的热点方向，主要包括线控制动子系统、线控转向子系统和线控驱动子系统，各子系统分别取消了传统底盘的机械连接，可以分别进行控制，提高底盘主动安全性。在危险情况下，驾驶员由生理紧张、经验不足，容易导致执行延迟甚至执行失误，酿成交通事故。通过底盘系统主动干预，能够高主动安全性能。
现有针对底盘稳定性的控制方法，主要集中在单独的转向和控制方面，例如中国发明专利申请号CN201910314463.8名称为“一种集成式线控液压制动系统及其车辆稳定性控制方法”，其公开了通过线控制动进行车辆的稳定性控制。中国发明专利申请号CN201710670677.X名称为“一种线控转向系统及其稳定性控制方法”，其公开了通过变传动比控制器计算出理想传动比和理想前轮转角，采用输出补偿转角的方式实现稳定性控制。中国发明专利申请号CN201710138631.3“一种基于可拓滑模的线控车辆行驶稳定性控制方法及系统”，其公开了采用滑模控制方法使车轮输出的真实转角能够跟踪理想转角，从转向的角度保证汽车稳定性。中国发明专利申请号CN201710540080.3“一种分布式电动汽车横向稳定性自适应控制系统及方法”，其公开了通过轮毂电机产生驱/制动力得到期望的横摆力矩。
综上所述，现有的稳定性控制方法要么只能适用于传统的非线控底盘，要么只通过单独的线控转向或线控制动进行稳定性控制，并没有基于线控底盘结构的转向和悬架集成控制，因此现有的控制方法都不能用于集成化的线控底盘系统，无法最大限度发挥线控底盘系统的优势。随着汽车智能化与大数据结合的发展趋势，通过基于聚类分析提取汽车稳定性参数特征，更快速得到汽车稳定性变化趋势，并采用线控底盘主动干预的方式，辅助驾驶员执行紧急避障，改善汽车安全性能，具有极大的潜能。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于聚类的智能线控底盘个性化稳定性控制方法及系统，通过聚类分析得到车辆稳定性状态，采用线控底盘主动干预方式，通过转向、制动、悬架等多个执行器配合进行稳定性控制，提高车辆安全性能。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的一种基于聚类的智能线控底盘个性化稳定性控制方法，包括如下步骤：
1)采集离线的驾驶特征相关和车辆状态相关数据，以获得离线的驾驶特征数据库和车辆状态数据库；
2)获取车辆行驶中实时的驾驶特征相关数据，结合离线的驾驶特征数据库进行驾驶特征聚类参数分析，输出驾驶员风格；同时获取车辆行驶中实时的车辆状态相关数据，结合离线的车辆状态数据库进行车辆状态聚类参数分析，输出车辆稳定性状态；
3)根据驾驶员风格和车辆稳定性状态，判断是否需要执行线控底盘稳定性干预；
4)若需要进行线控底盘稳定性干预，则发出干预警报，并根据预设的线控底盘干预机制，输出一个或多个控制信号，完成稳定性控制；若不需要则结束。
进一步地，所述步骤1)中采集不同驾驶员在不同道路上驾驶时的驾驶特征相关和车辆状态相关的数据，依次通过数据挖掘、数据清洗和人工智能数据分析，得到所需的离线数据并形成离线数据库。
进一步地，所述步骤1)和步骤2)中驾驶特征相关数据包括：方向盘上的驾驶员手部力矩，方向盘角速度、方向盘角加速度、方向盘回正角速度、方向盘回正角加速度、方向盘超调角度、制动踏板上的驾驶员脚部力矩、制动踏板位移、制动踏板角速度、制动踏板角加速度；车辆状态相关数据包括：车轮轮速、车轮制动力、侧向力、质心侧偏角、滑转率、侧向加速度、路面附着系数、前轮转角、横摆角速度增益、侧向加速度和路面不平度数据。
进一步地，所述步骤2)中的驾驶风格包括：保守型、稳定型、激进型；车辆稳定性状态包括：失稳状态、临界稳定状态、稳定状态；聚类分析方法为谱系聚类法。
进一步地，所述谱系聚类法具体为：
21)利用大数据采集大量样本，样本总数为n，先设定每个样本为一个类别，即针对驾驶员风格分类：每一个驾驶员为一个类别；针对车辆稳定性状态：每一种车辆状态为一个类别；计算出每两个类之间的欧式距离，并利用计算出的欧式距离得到实对称矩阵D0；
欧式距离计算的公式为：
Figure BDA0002926826820000021
其中，d(i,j)表示样本中第i类与第j类的欧式距离，Gi、Gj表示第i类与第j类样本，Gik、Gjk表示第i类与第j类样本中第k类数据，包括：驾驶特征相关数据、车辆状态相关数据；k的值等于需要处理分析的数据类型的个数；
实对称矩阵D0为：
Figure BDA0002926826820000022
22)从D0的非主对角线上找最小距离，设该元素为dpq，将Gp和Gq合并为新类Gr，在D0中去掉Gp和Gq所在的列和行，并用新类Gr与其余各类的欧式距离代替得到n-1阶矩阵D1；
23)从D1出发重复步骤22)得到D2，从D2出发重复步骤22)得到D3，直到所有的样本聚为一个类；
24)在合并的过程中记下合并样本的编号与两类合并的水平，绘制出聚类谱系图。
进一步地，针对上述谱系聚类法，设计聚类准则函数f(m')为：
Figure BDA0002926826820000031
其中，Sk代表第k类的中样本的类离差平方和，y(m')为调整函数，xi是Gk中的一个样本，
Figure BDA0002926826820000032
为Gk的重心，m'为分类个数；
当m'＞1时，寻找最终分类个数m*，使f(m')的值最大。
进一步地，根据各个类的重心
Figure BDA0002926826820000033
和类离差平方和Sk确定出该类的重心和边界，用于系统分析判断输入的数据并对其分类。
进一步地，驾驶特征相关数据分类结果进行由大到小排序，前百分之三十为激进型，后百分之二十五为保守型，剩余为稳定型；车辆状态相关数据分类结果进行由大到小排序，前百分之九十五为稳定状态，后百分之四为失稳状态，剩余为临界稳定状态。
进一步地，所述步骤3)包括：
当驾驶员为保守型时，对于失稳状态、临界失稳状态、稳定状态状态均需要执行线控底盘稳定性干预；
当驾驶员为稳定型时，对失稳状态需要执行线控底盘稳定性干预，对临界稳定状态不需要执行线控底盘稳定性干预，对稳定状态不需要执行线控底盘稳定性干预；
当驾驶员为激进型时，对失稳状态不需要执行线控底盘稳定性干预，对临界稳定状态需要执行线控底盘稳定性干预，对稳定状态不需要执行线控底盘稳定性干预。
进一步地，所述步骤4)中的干预警报方式包括：云端警报器与车联网单元连接，向云端发送稳定性控制信号，并通过云端传输，提示四周车辆；声音警报器线控底盘干预的语音提示；抬头显示器显示当前车辆执行的线控底盘干预进度。
进一步地，所述步骤4)中的控制信号包括：转向传动比信号、车辆总制动力信号、悬架作动力信号；线控底盘干预机制为：失稳状态下，针对保守型驾驶员输出转向传动比、车辆总制动力和悬架作动力信号，针对稳定型驾驶员输出转向传动比和悬架作动力信号，针对激进型驾驶员输出转向传动比信号；临界失稳状态下，针对保守型驾驶员输出转向传动比和车辆总制动力信号，针对激进型驾驶员输出车辆总制动力信号；稳定状态下，针对保守型驾驶员输出悬架作动力信号。
本发明的一种基于聚类的智能线控底盘个性化稳定性控制系统，包括：数据采集单元、驾驶特征聚类分析单元、车辆状态聚类分析单元、稳定性控制单元、线控转向执行单元、线控制动执行单元、主动悬架执行单元、警报单元；
数据采集单元，用于采集离线的驾驶特征相关和车辆状态相关数据；
驾驶特征聚类分析单元，获取车辆行驶中实时的驾驶特征相关数据，结合离线的驾驶特征数据库进行驾驶特征聚类参数分析，输出驾驶员风格；
车辆状态聚类分析单元，获取车辆行驶中实时的车辆状态相关数据，结合离线的车辆状态数据库进行车辆状态聚类参数分析，输出车辆稳定性状态；
稳定性控制单元采用底盘域控制器，与线控转向执行单元、线控制动执行单元、主动悬架执行单元和警报单元电气连接，用于接收驾驶员风格和车辆稳定性状态，并发送控制信号和干预警报；
线控转向执行单元，用于接收稳定性控制单元发出的转向传动比控制信号，调整两个电机的输出从而调节转向传动比，同时向驾驶员输出转向路感；
线控制动执行单元，用于接收稳定性控制单元发出的车辆总制动力控制信号，调整制动电机的输出以调节制动轮缸的压力，从而控制车辆总制动力，同时向驾驶员输出制动路感；
主动悬架执行单元，用于接收稳定性控制单元发出的悬架作动力控制信号，调整电磁作动器的输出从而调节悬架作动力；
警报单元，用于在执行线控底盘稳定性干预时向驾驶员发出相关警报。
进一步地，所述线控转向执行单元包括：双电机线控转向机构、线控转向路感模拟机构；双电机线控转向机构的布置方式包括但不限于：两个电机并列安装于转向齿条上；两个电机对称安装在转向输出轴上；两个电机分别安装在汽车的两个前轮轮毂内；一个电机安装在转向齿条上，另一个电机安装在与转向齿条连接的小齿轮上；一个电机安装在转向齿条上，另一个电机安装在转向输出轴上。
进一步地，所述转向传动比计算：
Figure BDA0002926826820000041
式中，m为整车质量；L为轴距；a为质心至前轴距离；b为质心至后轴距离；u为车速；k1为前轮胎侧偏刚度；k2为后轮胎侧偏刚度；Cwr为转向盘转角对应的横摆角速度增益的倒数，Cay为转向盘转角对应的侧向加速度增益的倒数；kwr和kay为加权增益系数。
进一步地，所述线控制动执行单元包括：线控液压制动机构、线控制动踏板感觉模拟机构；线控液压制动机构包括依次连接的制动电机、减速机构和制动主缸，制动主缸通过液压管路连接制动轮缸，制动轮缸与制动盘连接。
进一步地，所述车辆总制动力为：
Tb＝4μbpwπ(dw/2)2rb/β/r
式中，μb为制动盘有效摩擦系数；pw为轮缸压力；dw为轮缸直径；rb为制动盘有效摩擦系数，β为前后制动力分配系数，r为车轮半径；
主动悬架执行单元包括：电磁作动器，弹簧，吊耳；弹簧电磁与作动器并列布置，电磁作动器通过吊耳分别连接车辆车桥和车身簧载质量；主动悬架执行单元接收底盘域控制器发出的悬架作动力控制信号，调整电磁作动器的输出从而调节悬架作动力。
进一步地，所述悬架作动力为：
Figure BDA0002926826820000051
式中，Z为作动器槽数；Gk为相对气隙磁导平方的傅里叶分解系数；Br为永磁体产生气隙磁密平方的傅里叶分解系数；Ls为电枢铁芯的长度，US为永磁体导率；N为绕组匝数；α为旋转角度；r1为初级外圆半径；r2为次级外圆半径，ks为自然数。
本发明的有益效果：
1、本发明的基于聚类的智能线控底盘个性化稳定性控制方法，基于聚类分析得到车辆稳定性状态和驾驶风格，能够适应不同驾驶员的个性化驾驶特征和车辆的状态进行稳定性干预控制，提高主动安全性能。
2、本发明的线控底盘稳定性控制系统，融合了线控转向、线控制动、主动悬架等子系统的主动干预功能，具有多种干预模式，提高了线控底盘集成化的程度和各个工况下线控底盘的稳定性干预效果，从而提升了人机交互性能和整车综合性能。
附图说明
图1为本发明基于聚类分析的稳定性控制方法流程图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
参照图1所示，本发明的一种基于聚类的智能线控底盘个性化稳定性控制方法，包括如下步骤：
1)采集离线的驾驶特征相关和车辆状态相关数据，以获得离线的驾驶特征数据库和车辆状态数据库；
所述步骤1)中采集不同驾驶员在不同道路上驾驶时的驾驶特征相关和车辆状态相关的数据。
2)获取车辆行驶中实时的驾驶特征相关数据，结合离线的驾驶特征数据库进行驾驶特征聚类参数分析，输出驾驶员风格；同时获取车辆行驶中实时的车辆状态相关数据，结合离线的车辆状态数据库进行车辆状态聚类参数分析，输出车辆稳定性状态；
驾驶特征相关数据包括：方向盘上的驾驶员手部力矩，方向盘角速度、方向盘角加速度、方向盘回正角速度、方向盘回正角加速度、方向盘超调角度、制动踏板上的驾驶员脚部力矩、制动踏板位移、制动踏板角速度、制动踏板角加速度；车辆状态相关数据包括：车轮轮速、车轮制动力、侧向力、质心侧偏角、滑转率、侧向加速度、路面附着系数、前轮转角、横摆角速度增益、侧向加速度和路面不平度数据。
驾驶风格包括：保守型、稳定型、激进型；车辆稳定性状态包括：失稳状态、临界稳定状态、稳定状态；聚类分析方法为谱系聚类法。
所述谱系聚类法具体为：
21)利用大数据采集大量样本，样本总数为n，先设定每个样本为一个类别，即针对驾驶员风格分类：每一个驾驶员为一个类别；针对车辆稳定性状态：每一种车辆状态为一个类别；计算出每两个类之间的欧式距离，并利用计算出的欧式距离得到实对称矩阵D0；
欧式距离计算的公式为：
Figure BDA0002926826820000061
其中，d(i,j)表示样本中第i类与第j类的欧式距离，Gi、Gj表示第i类与第j类样本，Gik、Gjk表示第i类与第j类样本中第k类数据，包括：驾驶特征相关数据、车辆状态相关数据；k的值等于需要处理分析的数据类型的个数；
实对称矩阵D0为：
Figure BDA0002926826820000062
22)从D0的非主对角线上找最小距离，设该元素为dpq，将Gp和Gq合并为新类Gr，在D0中去掉Gp和Gq所在的列和行，并用新类Gr与其余各类的欧式距离代替得到n-1阶矩阵D1；
23)从D1出发重复步骤22)得到D2，从D2出发重复步骤22)得到D3，直到所有的样本聚为一个类；
24)在合并的过程中记下合并样本的编号与两类合并的水平，绘制出聚类谱系图。
针对上述谱系聚类法，设计聚类准则函数f(m')为：
Figure BDA0002926826820000071
其中，Sk代表第k类的中样本的类离差平方和，y(m')为调整函数，xi是Gk中的一个样本，
Figure BDA0002926826820000072
为Gk的重心，m'为分类个数；
当m'＞1时，寻找最终分类个数m*，使f(m')的值最大。
根据各个类的重心
Figure BDA0002926826820000073
和类离差平方和Sk确定出该类的重心和边界，用于系统分析判断输入的数据并对其分类。
驾驶特征相关数据分类结果进行由大到小排序，前百分之三十为激进型，后百分之二十五为保守型，剩余为稳定型；车辆状态相关数据分类结果进行由大到小排序，前百分之九十五为稳定状态，后百分之四为失稳状态，剩余为临界稳定状态。
3)根据驾驶员风格和车辆稳定性状态，判断是否需要执行线控底盘稳定性干预；
当驾驶员为保守型时，对于失稳状态、临界失稳状态、稳定状态状态均需要执行线控底盘稳定性干预；
当驾驶员为稳定型时，对失稳状态需要执行线控底盘稳定性干预，对临界稳定状态不需要执行线控底盘稳定性干预，对稳定状态不需要执行线控底盘稳定性干预；
当驾驶员为激进型时，对失稳状态不需要执行线控底盘稳定性干预，对临界稳定状态需要执行线控底盘稳定性干预，对稳定状态不需要执行线控底盘稳定性干预。
4)若需要进行线控底盘稳定性干预，则发出干预警报，并根据预设的线控底盘干预机制，输出一个或多个控制信号，完成稳定性控制；若不需要则结束；
所述步骤4)中的干预警报方式包括：云端警报器与车联网单元连接，向云端发送稳定性控制信号，并通过云端传输，提示四周车辆；声音警报器线控底盘干预的语音提示；HUD(抬头显示器)显示当前车辆执行的线控底盘干预进度。
控制信号包括：转向传动比信号、车辆总制动力信号、悬架作动力信号；线控底盘干预机制为：失稳状态下，针对保守型驾驶员输出转向传动比、车辆总制动力和悬架作动力信号，针对稳定型驾驶员输出转向传动比和悬架作动力信号，针对激进型驾驶员输出转向传动比信号；临界失稳状态下，针对保守型驾驶员输出转向传动比和车辆总制动力信号，针对激进型驾驶员输出车辆总制动力信号；稳定状态下，针对保守型驾驶员输出悬架作动力信号。
本发明的一种基于聚类的智能线控底盘个性化稳定性控制系统，包括：数据采集单元、驾驶特征聚类分析单元、车辆状态聚类分析单元、稳定性控制单元、线控转向执行单元、线控制动执行单元、主动悬架执行单元、警报单元；
数据采集单元，用于采集离线的驾驶特征相关和车辆状态相关数据；
驾驶特征聚类分析单元，获取车辆行驶中实时的驾驶特征相关数据，结合离线的驾驶特征数据库进行驾驶特征聚类参数分析，输出驾驶员风格；
车辆状态聚类分析单元，获取车辆行驶中实时的车辆状态相关数据，结合离线的车辆状态数据库进行车辆状态聚类参数分析，输出车辆稳定性状态；
稳定性控制单元采用底盘域控制器，与线控转向执行单元、线控制动执行单元、主动悬架执行单元和警报单元电气连接，用于接收驾驶员风格和车辆稳定性状态，并发送控制信号和干预警报；
线控转向执行单元，用于接收稳定性控制单元发出的转向传动比控制信号，调整两个电机的输出从而调节转向传动比，同时向驾驶员输出转向路感；
线控制动执行单元，用于接收稳定性控制单元发出的车辆总制动力控制信号，调整制动电机的输出以调节制动轮缸的压力，从而控制车辆总制动力，同时向驾驶员输出制动路感；
主动悬架执行单元，用于接收稳定性控制单元发出的悬架作动力控制信号，调整电磁作动器的输出从而调节悬架作动力；
警报单元，用于在执行线控底盘稳定性干预时向驾驶员发出相关警报；包括但不限于语音警报、车载屏幕警报、指示灯警报。
所述线控转向执行单元包括：双电机线控转向机构、线控转向路感模拟机构；双电机线控转向机构的布置方式包括但不限于：两个电机并列安装于转向齿条上；两个电机对称安装在转向输出轴上；两个电机分别安装在汽车的两个前轮轮毂内；一个电机安装在转向齿条上，另一个电机安装在与转向齿条连接的小齿轮上；一个电机安装在转向齿条上，另一个电机安装在转向输出轴上。
所述转向传动比计算：
Figure BDA0002926826820000081
式中，m为整车质量；L为轴距；a为质心至前轴距离；b为质心至后轴距离；u为车速；k1为前轮胎侧偏刚度；k2为后轮胎侧偏刚度；Cwr为转向盘转角对应的横摆角速度增益的倒数，Cay为转向盘转角对应的侧向加速度增益的倒数；kwr和kay为加权增益系数；
所述线控制动执行单元包括：线控液压制动机构、线控制动踏板感觉模拟机构；线控液压制动机构包括依次连接的制动电机、减速机构和制动主缸，制动主缸通过液压管路连接制动轮缸，制动轮缸与制动盘连接。
所述车辆总制动力为：
Tb＝4μbpwπ(dw/2)2rb/β/r
式中，μb为制动盘有效摩擦系数；pw为轮缸压力；dw为轮缸直径；rb为制动盘有效摩擦系数，β为前后制动力分配系数，r为车轮半径；
主动悬架执行单元包括：电磁作动器，弹簧，吊耳；弹簧电磁与作动器并列布置，电磁作动器通过吊耳分别连接车辆车桥和车身簧载质量；主动悬架执行单元接收底盘域控制器发出的悬架作动力控制信号，调整电磁作动器的输出从而调节悬架作动力。
所述悬架作动力为：
Figure BDA0002926826820000091
式中，Z为作动器槽数；Gk为相对气隙磁导平方的傅里叶分解系数；Br为永磁体产生气隙磁密平方的傅里叶分解系数；Ls为电枢铁芯的长度，US为永磁体导率；N为绕组匝数；α为旋转角度；r1为初级外圆半径；r2为次级外圆半径，ks为自然数。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于聚类的智能线控底盘个性化稳定性控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)采集离线的驾驶特征相关和车辆状态相关数据，以获得离线的驾驶特征数据库和车辆状态数据库；
2)获取车辆行驶中实时的驾驶特征相关数据，结合离线的驾驶特征数据库进行驾驶特征聚类参数分析，输出驾驶员风格；同时获取车辆行驶中实时的车辆状态相关数据，结合离线的车辆状态数据库进行车辆状态聚类参数分析，输出车辆稳定性状态；
3)根据驾驶员风格和车辆稳定性状态，判断是否需要执行线控底盘稳定性干预；
4)若需要进行线控底盘稳定性干预，则发出干预警报，并根据预设的线控底盘干预机制，输出一个或多个控制信号，完成稳定性控制；若不需要则结束。
2.根据权利要求1所述的基于聚类的智能线控底盘个性化稳定性控制方法，其特征在于，所述步骤1)中采集不同驾驶员在不同道路上驾驶时的驾驶特征相关和车辆状态相关的数据，依次通过数据挖掘、数据清洗和人工智能数据分析，得到所需的离线数据并形成离线数据库。
3.根据权利要求1所述的基于聚类的智能线控底盘个性化稳定性控制方法，其特征在于，所述步骤1)和步骤2)中驾驶特征相关数据包括：方向盘上的驾驶员手部力矩，方向盘角速度、方向盘角加速度、方向盘回正角速度、方向盘回正角加速度、方向盘超调角度、制动踏板上的驾驶员脚部力矩、制动踏板位移、制动踏板角速度、制动踏板角加速度；车辆状态相关数据包括：车轮轮速、车轮制动力、侧向力、质心侧偏角、滑转率、侧向加速度、路面附着系数、前轮转角、横摆角速度增益、侧向加速度和路面不平度数据。
4.根据权利要求1所述的基于聚类的智能线控底盘个性化稳定性控制方法，其特征在于，所述步骤2)中的驾驶风格包括：保守型、稳定型、激进型；车辆稳定性状态包括：失稳状态、临界稳定状态、稳定状态；聚类分析方法为谱系聚类法。
5.根据权利要求4所述的基于聚类的智能线控底盘个性化稳定性控制方法，其特征在于，所述谱系聚类法具体为：
21)利用大数据采集大量样本，样本总数为n，先设定每个样本为一个类别，即针对驾驶员风格分类：每一个驾驶员为一个类别；针对车辆稳定性状态：每一种车辆状态为一个类别；计算出每两个类之间的欧式距离，并利用计算出的欧式距离得到实对称矩阵D0；
欧式距离计算的公式为：
Figure FDA0002926826810000011
式中，d(i,j)表示样本中第i类与第j类的欧式距离，Gi、Gj表示第i类与第j类样本，Gik、Gjk表示第i类与第j类样本中第k类数据，包括：驾驶特征相关数据、车辆状态相关数据；k的值等于需要处理分析的数据类型的个数；
实对称矩阵D0为：
Figure FDA0002926826810000021
22)从D0的非主对角线上找最小距离，设该元素为dpq，将Gp和Gq合并为新类Gr，在D0中去掉Gp和Gq所在的列和行，并用新类Gr与其余各类的欧式距离代替得到n-1阶矩阵D1；
23)从D1出发重复步骤22)得到D2，从D2出发重复步骤22)得到D3，直到所有的样本聚为一个类；
24)在合并的过程中记下合并样本的编号与两类合并的水平，绘制出聚类谱系图。
6.根据权利要求5所述的基于聚类的智能线控底盘个性化稳定性控制方法，其特征在于，针对上述谱系聚类法，设计聚类准则函数f(m')为：
Figure FDA0002926826810000022
式中，Sk代表第k类的中样本的类离差平方和，y(m')为调整函数，xi是Gk中的一个样本，
Figure FDA0002926826810000023
为Gk的重心，m'为分类个数；
当m'＞1时，寻找最终分类个数m*，使f(m')的值最大。
7.根据权利要求1所述的基于聚类的智能线控底盘个性化稳定性控制方法，其特征在于，所述驾驶特征相关数据分类结果进行由大到小排序，前百分之三十为激进型，后百分之二十五为保守型，剩余为稳定型；车辆状态相关数据分类结果进行由大到小排序，前百分之九十五为稳定状态，后百分之四为失稳状态，剩余为临界稳定状态。
8.根据权利要求1所述的基于聚类的智能线控底盘个性化稳定性控制方法，其特征在于，所述步骤3)包括：
当驾驶员为保守型时，对于失稳状态、临界失稳状态、稳定状态状态均需要执行线控底盘稳定性干预；
当驾驶员为稳定型时，对失稳状态需要执行线控底盘稳定性干预，对临界稳定状态不需要执行线控底盘稳定性干预，对稳定状态不需要执行线控底盘稳定性干预；
当驾驶员为激进型时，对失稳状态不需要执行线控底盘稳定性干预，对临界稳定状态需要执行线控底盘稳定性干预，对稳定状态不需要执行线控底盘稳定性干预。
9.根据权利要求1所述的基于聚类的智能线控底盘个性化稳定性控制方法，其特征在于，所述步骤4)中的控制信号包括：转向传动比信号、车辆总制动力信号、悬架作动力信号；线控底盘干预机制为：失稳状态下，针对保守型驾驶员输出转向传动比、车辆总制动力和悬架作动力信号，针对稳定型驾驶员输出转向传动比和悬架作动力信号，针对激进型驾驶员输出转向传动比信号；临界失稳状态下，针对保守型驾驶员输出转向传动比和车辆总制动力信号，针对激进型驾驶员输出车辆总制动力信号；稳定状态下，针对保守型驾驶员输出悬架作动力信号。
10.一种基于聚类的智能线控底盘个性化稳定性控制系统，其特征在于，包括：数据采集单元、驾驶特征聚类分析单元、车辆状态聚类分析单元、稳定性控制单元、线控转向执行单元、线控制动执行单元、主动悬架执行单元、警报单元；
数据采集单元，用于采集离线的驾驶特征相关和车辆状态相关数据；
驾驶特征聚类分析单元，获取车辆行驶中实时的驾驶特征相关数据，结合离线的驾驶特征数据库进行驾驶特征聚类参数分析，输出驾驶员风格；
车辆状态聚类分析单元，获取车辆行驶中实时的车辆状态相关数据，结合离线的车辆状态数据库进行车辆状态聚类参数分析，输出车辆稳定性状态；
稳定性控制单元采用底盘域控制器，与线控转向执行单元、线控制动执行单元、主动悬架执行单元和警报单元电气连接，用于接收驾驶员风格和车辆稳定性状态，并发送控制信号和干预警报；
线控转向执行单元，用于接收稳定性控制单元发出的转向传动比控制信号，调整两个电机的输出从而调节转向传动比，同时向驾驶员输出转向路感；
线控制动执行单元，用于接收稳定性控制单元发出的车辆总制动力控制信号，调整制动电机的输出以调节制动轮缸的压力，从而控制车辆总制动力，同时向驾驶员输出制动路感；
主动悬架执行单元，用于接收稳定性控制单元发出的悬架作动力控制信号，调整电磁作动器的输出从而调节悬架作动力；
警报单元，用于在执行线控底盘稳定性干预时向驾驶员发出相关警报。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114083949A (zh) * 2021-09-29 2022-02-25 岚图汽车科技有限公司 悬架控制方法、装置、存储介质及设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110029822A (ko) * 2009-09-16 2011-03-23 현대자동차주식회사 차량의 샤시 통합제어시스템 및 방법
CN102303602A (zh) * 2011-06-27 2012-01-04 江苏大学 乘用车平顺性与操稳性协调方法及控制装置
US20150158487A1 (en) * 2013-12-09 2015-06-11 Audi Ag Method for chassis control and chassis control system
CN109507982A (zh) * 2018-10-22 2019-03-22 清华大学 一种自动驾驶汽车线控底盘在环测试系统
CN111332362A (zh) * 2020-03-10 2020-06-26 吉林大学 一种融合驾驶员个性的智能线控转向控制方法
CN112009564A (zh) * 2020-09-04 2020-12-01 中国第一汽车股份有限公司 一种线控转向控制方法、装置、设备及存储介质

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110029822A (ko) * 2009-09-16 2011-03-23 현대자동차주식회사 차량의 샤시 통합제어시스템 및 방법
CN102303602A (zh) * 2011-06-27 2012-01-04 江苏大学 乘用车平顺性与操稳性协调方法及控制装置
US20150158487A1 (en) * 2013-12-09 2015-06-11 Audi Ag Method for chassis control and chassis control system
CN109507982A (zh) * 2018-10-22 2019-03-22 清华大学 一种自动驾驶汽车线控底盘在环测试系统
CN111332362A (zh) * 2020-03-10 2020-06-26 吉林大学 一种融合驾驶员个性的智能线控转向控制方法
CN112009564A (zh) * 2020-09-04 2020-12-01 中国第一汽车股份有限公司 一种线控转向控制方法、装置、设备及存储介质

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114083949A (zh) * 2021-09-29 2022-02-25 岚图汽车科技有限公司 悬架控制方法、装置、存储介质及设备

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