CN113183939A - 一种柴油四驱车越障控制方法及终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油四驱车越障控制方法及终端，先将柴油四驱车的离合器片移动至离合分离位置，再保持柴油发动机的转速在峰值扭矩转速范围内，使得柴油四驱车在起步时拥有足够高的发动机转速，不容易熄火；接着，分预设次数控制离合器片逐渐向最终位置靠近，使得离合器片能够缓慢增加自身的能量传递效果，逐渐增加柴油发动机转速对柴油四驱车车速的转化效果，实现柴油四驱车稳定起步，提高越障能力，无需人为的远程操作控制，依靠自身进行越障的起步控制，不受人为因素、远程非视距、控制反馈延时等问题影响，解决了无人驾驶的柴油四驱车难以越障的问题。

Description

一种柴油四驱车越障控制方法及终端

技术领域

本发明涉及无人驾驶遥控技术领域，特别涉及一种柴油四驱车越障控制方法及终端。

背景技术

目前，无人驾驶大多在环境相对友好的路面条件下进行应用，而对于障碍较多的越野路面应用相对较少。柴油四驱车在越野路面行驶必然会遇到高突障碍。柴油四驱车能否越过高突障碍主要从两方面考虑。一方面，柴油四驱车底盘的自身越障能力情况。另一方面，合理的驾驶控制也是越过障碍的必要条件。驾驶控制不合理容易造成柴油四驱车熄火或者因车速过快而损坏车身，甚至直接抛锚，无法使用。在现有的一些柴油四驱车的无人驾驶技术中，大多数的柴油动力底盘只考虑简单路面的控制，即可以做到柴油四驱车起步、加速、停车等，而对于复杂的越野或越障情况往往欠缺合理的控制方法，其只能通过人工遥控柴油四驱车远程进行小心控制。但这种方式受人为因素、远程非视距、控制反馈延时等问题影响，控制起来较为困难，极易出现控制失误而造成柴油四驱车熄火或车速过快等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种柴油四驱车越障控制方法及终端，无需人为控制越障，解决无人驾驶的柴油四驱车难以越障的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种柴油四驱车越障控制方法，包括如下步骤：

S1、控制离合器片由初始位置移动至离合分离位置，将柴油发动机的转速控制在峰值扭矩转速范围内；

S2、控制所述离合器片分预设次数靠近最终位置且在最后一次到达所述最终位置，所述最终位置为所述离合器片在所述柴油发动机的理论转速和实际转速保持同步时的位置，所述柴油发动机的理论转速由柴油四驱车的车速转换得到。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一技术方案为：

一种柴油四驱车越障控制终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

S1、控制离合器片由初始位置移动至离合分离位置，将所述柴油发动机的转速控制在峰值扭矩转速范围内；

S2、控制所述离合器片分预设次数靠近最终位置且在最后一次到达所述最终位置，所述最终位置为所述柴油发动机的理论转速和实际转速保持同步时所述离合器片的位置，所述柴油发动机的理论转速由柴油四驱车的车速转换得到。

综上所述，本发明的有益效果在于：提供一种柴油四驱车越障控制方法及终端，在进行越障时先将柴油四驱车的离合器片移动至离合分离位置，即柴油四驱车停止，再保持柴油发动机的转速在峰值扭矩转速范围内，使得柴油四驱车在起步时拥有足够高的发动机转速，不容易熄火；接着分预设次数控制离合器片逐渐向最终位置靠近，使得离合器片能够缓慢增加自身的能量传递效果，逐渐增加柴油发动机转速对柴油四驱车车速的转化效果，实现柴油四驱车稳定起步，提高越障能力，无需人为的远程操作控制，依靠自身进行越障的起步控制，不受人为因素、远程非视距、控制反馈延时等问题影响，解决了无人驾驶的柴油四驱车难以越障的问题。

附图说明

图1为本发明实施例的一种柴油四驱车越障控制方法的步骤示意图；

图2为本发明实施例的一种柴油四驱车越障控制终端的系统框图；

图3为本发明实施例的一种柴油四驱车越障控制方法的PID算法流程示意图；

图4为本发明实施例的一种柴油四驱车越障控制方法的离合动力传递量控制离合器片位置的流程示意图。

标号说明：

1、一种柴油四驱车越障控制终端；2、处理器；3、存储器。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1、图3和图4，一种柴油四驱车越障控制方法，包括如下步骤：

S1、控制离合器片由初始位置移动至离合分离位置，将柴油发动机的转速控制在峰值扭矩转速范围内；

S2、控制所述离合器片分预设次数靠近最终位置且在最后一次到达所述最终位置，所述最终位置为所述离合器片在所述柴油发动机的理论转速和实际转速保持同步时的位置，所述柴油发动机的理论转速由柴油四驱车的车速转换得到。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提供一种柴油四驱车越障控制方法，在进行越障时先将柴油四驱车的离合器片移动至离合分离位置，即柴油四驱车停止，再保持柴油发动机的转速在峰值扭矩转速范围内，使得柴油四驱车在起步时拥有足够高的发动机转速，不容易熄火；接着分预设次数控制离合器片逐渐向最终位置靠近，使得离合器片能够缓慢增加自身的能量传递效果，逐渐增加柴油发动机转速对柴油四驱车车速的转化效果，实现柴油四驱车稳定起步，提高越障能力，无需人为的远程操作控制，依靠自身进行越障的起步控制，不受人为因素、远程非视距、控制反馈延时等问题影响，解决了无人驾驶的柴油四驱车难以越障的问题。

进一步地，所述步骤S1之前还包括：

S0、判断是否接收到来自远程控制平台的越障指令，若是，则执行步骤S1，否则执行步骤S3；

S3、接收来自所述远程控制平台的人工控制指令，根据所述人工控制指令控制所述柴油发动机和所述离合器片。

从上述描述可知，柴油四驱车是否进行越障由远程控制平台操控。当无需进行越障时，柴油四驱车就不会收到越障指令。这时，柴油四驱车完全依靠远程控制平台的人工控制指令来控制柴油四驱车行驶，使得自身的越障操作不会影响到一般情况的无人驾驶线控行驶。

进一步地，所述步骤S2具体为：

S21、获取所述柴油发动机的理论转速与实际转速之比的比值作为离合动力传递量，建立所述离合动力传递量和所述离合器片的离合位置量之间的线性关系，所述离合动力传递量的增加速度随着所述离合位置量的增大而增大；

S22、在[0，1]的范围内选取包括1在内且数量等同于所述预设次数的所述离合动力传递量，从小到大依次选用每个所述离合动力传递量所对应的所述离合位置量，以对应控制所述离合器片依次移动至每个被选用的所述离合位置量，其中，所述离合动力传递量为1时，所述离合位置量为所述最终位置。

从上述描述可知，离合动力传递量和离合器片的离合位置量对应起来。离合动力传递量逐渐增大、离合位置量也逐渐增大。相应地，柴油发动机的转速逐渐转化成车速，使得柴油四驱车的起步非常平稳，有助于提高柴油四驱车的越障能力。

进一步地，从小到大排列的相邻所述离合动力传递量之间大小相差为[0.05，0.1]。

从上述描述可知，从小到大排列的相邻的离合动力传递量之间大小相差越小，表示离合动力传递量的最小增量越小。在[0，1]的范围内能够选取离合动力传递量的数量就越多，使得描绘出来的线性关系的曲线愈加平滑，产生的柴油四驱车起步效果愈加平稳。

进一步地，所述线性关系为二次型曲线线性关系。

从上述描述可知，离合动力传递量和离合器片的离合位置量之间为平滑的二次型曲线关系。二次型曲线能够直观地显示出离合动力传递量和离合位置量包括增加速度在内的对应关系，以辅助进行平稳的柴油四驱车起步控制。

进一步地，所述步骤S1之前包括：

记录所述离合器片由离合分离位置移动至离合接合位置的过程中与飞轮盘初次发生接触的那一刻所对应的位置，作为起点位置；

所述步骤S1之后以及所述步骤S2之前还包括：

控制所述离合器片移动至所述起点位置。

从上述描述可知，在离合器片从离合分离位置到半离合位置的过程中，离合器片并未实现离合动力传递，即离合动力传递量为始终为0。因此，重新设立离合器片的离合分离位置为非常接近半联动位置的一个位置为起点位置。这样，在柴油四驱车进行越障碍起步时，离合器片的有效行程距离就减少，提高了动力传递的效率。

进一步地，所述将柴油发动机的转速控制在峰值扭矩转速范围内具体为：

计算所述柴油发动机的转速与峰值扭矩最大转速的偏差值大小随时间变化的偏差函数；

对所述偏差函数进行积分运算，得到积分函数，对所述偏差函数进行后差分运算，得到差分函数；

分别将所述偏差函数乘以比例系数，所述积分函数乘以积分项系数以及所述差分函数乘以差分项系数之后的结果相加，得到油门输出控制函数；

根据所述油门输出控制函数控制所述柴油发动机的转速保持在峰值扭矩转速范围。

从上述描述可知，柴油发动机的转速控制采用的是PID算法，以比例、积分和微分三种环节为一体，能够有效地纠正柴油发动机的转速偏差，使得柴油发动机的转速达到一个稳定状态。

请参照图2，一种柴油四驱车越障控制终端1，包括存储器3、处理器2及存储在存储器3上并可在所述处理器2上运行的计算机程序，所述处理器2执行所述计算机程序时实现以下步骤：

S1、控制离合器片由初始位置移动至离合分离位置，将所述柴油发动机的转速控制在峰值扭矩转速范围内；

S2、控制所述离合器片分预设次数靠近最终位置且在最后一次到达所述最终位置，所述最终位置为所述柴油发动机的理论转速和实际转速保持同步时所述离合器片的位置，所述柴油发动机的理论转速由柴油四驱车的车速转换得到。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提供一种柴油四驱车越障控制终端1。在进行越障时，处理器2先将柴油四驱车的离合器片移动至离合分离位置，即柴油四驱车停止，再保持柴油发动机的转速在峰值扭矩转速范围内，使得柴油四驱车在起步时拥有足够高的发动机转速，不容易熄火；接着分预设次数控制离合器片逐渐向最终位置靠近，使得离合器片能够缓慢增加自身的能量传递效果，逐渐增加柴油发动机转速对柴油四驱车车速的转化效果，实现柴油四驱车稳定起步，提高越障能力，无需人为的远程操作控制，依靠自身进行越障的起步控制，不受人为因素、远程非视距、控制反馈延时等问题影响，解决了无人驾驶的柴油四驱车难以越障的问题。

进一步地，所述步骤S1之前还包括：

S0、判断是否接收到来自远程控制平台的越障指令，若是，则执行步骤S1，否则执行步骤S3；

S3、接收来自所述远程控制平台的人工控制指令，根据所述人工控制指令控制所述柴油发动机和所述离合器片。

从上述描述可知，柴油四驱车是否进行越障由远程控制平台操控。当无需进行越障时，处理器2就不会收到越障指令。这时，处理器2完全依靠远程控制平台的人工控制指令来控制柴油四驱车行驶，使得自身的越障操作不会影响到一般情况的无人驾驶线控行驶。

进一步地，所述步骤S2具体为：

S21、获取所述柴油发动机的理论转速与实际转速之比的比值作为离合动力传递量，建立所述离合动力传递量和所述离合器片的离合位置量之间的线性关系，所述离合动力传递量的增加速度随着所述离合位置量的增大而增大；

S22、在[0，1]的范围内选取包括1在内且数量等同于所述预设次数的所述离合动力传递量，从小到大依次选用每个所述离合动力传递量所对应的所述离合位置量，以对应控制所述离合器片依次移动至每个被选用的所述离合位置量，其中，所述离合动力传递量为1时，所述离合位置量为所述最终位置。

从上述描述可知，离合动力传递量和离合器片的离合位置量对应起来。离合动力传递量逐渐增大、离合位置量也逐渐增大。相应地，柴油发动机的转速逐渐转化成车速，使得柴油四驱车的起步非常平稳，有助于提高柴油四驱车的越障能力。

请参照图1和图3，本发明的实施例一为：

一种柴油四驱车越障控制方法，包括如下步骤：

S0、判断是否接收到来自远程控制平台的越障指令，若是，则执行步骤S1，否则执行步骤S3。

在本实施例中，柴油四驱车会记录离合器片由离合分离位置移动至离合接合位置的过程中与飞轮盘初次发生接触的那一刻所对应的位置，作为起点位置。柴油四驱车事先重新记录离合器片的分离位置，为后续柴油四驱车起步做准备，使得离合器片从接近半联动位置的地方便能够开始移动，减少其有效行程。

S1、控制离合器片由初始位置移动至离合分离位置，将柴油发动机的转速控制在峰值扭矩转速范围内。

其中，如图3所示，柴油发动机的转速控制是通过PID算法进行控制，其通过比例、积分和微分三个环节为一体的控制算法纠正柴油发动机的转速偏差，使得柴油发动机的转速稳定保持在峰值扭矩转速范围内。PID算法的运算过程如下：

首先，按照偏差的比例计算得到转速偏差，其比例表达式如下：

e_rotate_speed(k)

其中，k代表时间顺序。

其次，对上述转速偏差表达式进行积分处理，得到如下表达式：

再次，对上述转速偏差表达式进行微分处理，得到如下表达式：

e_rotate_speed(k)-e_rotate_speed(k-1)

最后，将上述所有表达式相加得到用于调整柴油发动机的转速的油门量输出，其表达式如下：

其中，K_P代表比例项系数；K_i代表积分想系数；K_d代表微分项系数。周期性的采集柴油发动机的转速。每次采集执行一次PID运算。

在本实施例中，柴油四驱车会控制离合器片移动至起点位置。起步准备为的过程中，柴油四驱车还会调节离合器片的离合分离的位置，能够有效地减少离合器片为柴油四驱车传递动力所需要的移动行程，提高起步效率。

S2、控制离合器片分预设次数靠近最终位置且在最后一次到达最终位置，最终位置为离合器片在柴油发动机的理论转速和实际转速保持同步时的位置，柴油发动机的理论转速由柴油四驱车的车速转换得到；

S3、接收来自远程控制平台的人工控制指令，根据人工控制指令控制柴油发动机和离合器片。

本实施例的一个应用过程为：

首先，在行驶过程中，柴油四驱车若未收到来自远程控制平台的越障指令，则完全依照远程控制平台的人工控制指令来控制柴油四驱车行驶；若收到越障指令，就会进入一个越障模式。

接着，在越障模式下，柴油四驱车会先控制离合器片由初始位置移动至离合分离位置，将柴油发动机的转速控制在峰值扭矩转速范围内。这个过程里，柴油四驱车先停止行驶，开始做越障的起步准备。柴油发动机的转速控制在峰值扭矩转速范围内，能够保证起步不易发生熄火。

最后，柴油四驱车控制离合器片分预设次数靠近最终位置且在最后一次到达最终位置。在这个过程里，柴油四驱车对离合器片采取分多次逐渐移动的控制方式，类似于人工缓缓踩下离合踏板的操作，能够保证柴油四驱车平稳地起步，提升自身的越障碍能力。此后，柴油四驱车会退出越障模式，等待下一次的越障指令。

由此可见，在越障时，柴油四驱车无需人为的远程操作控制，依靠自身进行越障的起步控制，不受人为因素、远程非视距、控制反馈延时等问题影响，解决了无人驾驶的柴油四驱车难以越障的问题。

请参照图1和图4，本发明的实施例二为：

一种柴油四驱车越障控制方法，在上述实施例一的基础上，步骤S2具体为：

S21、获取柴油发动机的理论转速与实际转速之比的比值作为离合动力传递量，建立离合动力传递量和离合器片的离合位置量之间的线性关系，离合动力传递量的增加速度随着离合位置量的增大而增大。

在本实施例中，线性关系为二次型曲线线性关系。二次型曲线能够直观地显示出离合动力传递量和离合位置量包括增加速度在内的对应关系，以辅助进行平稳的柴油四驱车起步控制。

S22、在[0，1]的范围内选取包括1在内且数量等同于预设次数的离合动力传递量，从小到大依次选用每个离合动力传递量所对应的离合位置量，以对应控制离合器片依次移动至每个被选用的离合位置量，其中，离合动力传递量为1时，离合位置量为最终位置。

在本实施例中，从小到大排列的相邻离合动力传递量之间大小相差为[0.05，0.1]。由此可知，对于离合动力传递量进行细化地选取，使得整体离合动力传递量逼近与逐渐缓缓地增加。相应地，离合器片的位置变化也是逐渐增加，带来柴油四驱车的起步效果也更加平稳。离合动力传递量对离合器片的位置的控制流程如图4所示。

在本实施例中，离合动力传递量与柴油发动机的理论转速与实际转速之比的比值的关系如下所示：

其中，power_transmission代表离合动力传递量；car_to_rotate_speed代表由车速转化得到的柴油发动机的理论转速；rotate_speed代表柴油发动机的实际转速。当离合动力传递量小于1时，则说明柴油发动机的实际转速较大；离合器片对于动力的传递能力还不够。当离合动力传递量等于1时，则说明柴油发动机的理论转速与实际转速保持同步；离合器片对于动力的传递能力已经足够。

请参照图3，本发明的实施例三为：

一种柴油四驱车越障控制终端1，如图2所示，包括存储器3、处理器2及存储在存储器3上并可在处理器2上运行的计算机程序，处理器2执行上述实施例一或二的一种柴油四驱车越障控制方法。

综上所述，本发明公开了提供一种柴油四驱车越障控制方法及终端，在进行越障时先将柴油四驱车的离合器片移动至离合分离位置，即柴油四驱车停止，再重新设定离合器片的离合分离位置以减少其有效行程；保持柴油发动机的转速在峰值扭矩转速范围内，使得柴油四驱车在起步时拥有足够高的发动机转速，不容易熄火；接着，按照线性关系将离合动力传递量的逐渐增加来控制离合器片的离合位置量的逐渐增加，以最终到达柴油发动机的理论转速和实际转速保持同步的位置，使得离合器片能够缓慢增加自身的能量传递效果；逐渐增加柴油发动机转速对柴油四驱车车速的转化效果；实现柴油四驱车稳定起步，提高越障能力，无需人为的远程操作控制，依靠自身进行越障的起步控制，不受人为因素、远程非视距、控制反馈延时等问题影响，解决了无人驾驶的柴油四驱车难以越障的问题。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种柴油四驱车越障控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、控制离合器片由初始位置移动至离合分离位置，将柴油发动机的转速控制在峰值扭矩转速范围内；

S2、控制所述离合器片分预设次数靠近最终位置且在最后一次到达所述最终位置，所述最终位置为所述离合器片在所述柴油发动机的理论转速和实际转速保持同步时的位置，所述柴油发动机的理论转速由柴油四驱车的车速转换得到。

2.根据权利要求1所述的一种柴油四驱车越障控制方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：

S0、判断是否接收到来自远程控制平台的越障指令，若是，则执行步骤S1，否则执行步骤S3；

S3、接收来自所述远程控制平台的人工控制指令，根据所述人工控制指令控制所述柴油发动机和所述离合器片。

3.根据权利要求1所述的一种柴油四驱车越障控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

S21、获取所述柴油发动机的理论转速与实际转速之比的比值作为离合动力传递量，建立所述离合动力传递量和所述离合器片的离合位置量之间的线性关系，所述离合动力传递量的增加速度随着所述离合位置量的增大而增大；

S22、在[0，1]的范围内选取包括1在内且数量等同于所述预设次数的所述离合动力传递量，从小到大依次选用每个所述离合动力传递量所对应的所述离合位置量，以对应控制所述离合器片依次移动至每个被选用的所述离合位置量，其中，所述离合动力传递量为1时，所述离合位置量为所述最终位置。

4.根据权利要求3所述的一种柴油四驱车越障控制方法，其特征在于，从小到大排列的相邻所述离合动力传递量之间大小相差为[0.05，0.1]。

5.根据权利要求3所述的一种柴油四驱车越障控制方法，其特征在于，所述线性关系为二次型曲线线性关系。

6.根据权利要求1所述的一种柴油四驱车越障控制方法，其特征在于，所述步骤S1之前包括：

记录所述离合器片由离合分离位置移动至离合接合位置的过程中与飞轮盘初次发生接触的那一刻所对应的位置，作为起点位置；

所述步骤S1之后以及所述步骤S2之前还包括：

控制所述离合器片移动至所述起点位置。

7.根据权利要求1所述的一种柴油四驱车越障控制方法，其特征在于，所述将柴油发动机的转速控制在峰值扭矩转速范围内具体为：

计算所述柴油发动机的转速与峰值扭矩最大转速的偏差值大小随时间变化的偏差函数；

对所述偏差函数进行积分运算，得到积分函数，对所述偏差函数进行后差分运算，得到差分函数；

分别将所述偏差函数乘以比例系数，所述积分函数乘以积分项系数以及所述差分函数乘以差分项系数之后的结果相加，得到油门输出控制函数；

根据所述油门输出控制函数控制所述柴油发动机的转速保持在峰值扭矩转速范围。

8.一种柴油四驱车越障控制终端，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

S1、控制离合器片由初始位置移动至离合分离位置，将所述柴油发动机的转速控制在峰值扭矩转速范围内；

S2、控制所述离合器片分预设次数靠近最终位置且在最后一次到达所述最终位置，所述最终位置为所述柴油发动机的理论转速和实际转速保持同步时所述离合器片的位置，所述柴油发动机的理论转速由柴油四驱车的车速转换得到。

9.根据权利要求8所述的一种柴油四驱车越障控制终端，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：

S0、判断是否接收到来自远程控制平台的越障指令，若是，则执行步骤S1，否则执行步骤S3；

S3、接收来自所述远程控制平台的人工控制指令，根据所述人工控制指令控制所述柴油发动机和所述离合器片。

10.根据权利要求8所述的一种柴油四驱车越障控制终端，其特征在于，所述步骤S2具体为：

S21、获取所述柴油发动机的理论转速与实际转速之比的比值作为离合动力传递量，建立所述离合动力传递量和所述离合器片的离合位置量之间的线性关系，所述离合动力传递量的增加速度随着所述离合位置量的增大而增大；

S22、在[0，1]的范围内选取包括1在内且数量等同于所述预设次数的所述离合动力传递量，从小到大依次选用每个所述离合动力传递量所对应的所述离合位置量，以对应控制所述离合器片依次移动至每个被选用的所述离合位置量，其中，所述离合动力传递量为1时，所述离合位置量为所述最终位置。

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