CN113276942B - 一种后轮主动转向控制方法及其系统、控制设备 - Google Patents

一种后轮主动转向控制方法及其系统、控制设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种后轮主动转向控制方法及其系统、控制设备，所述方法包括：获取当前车辆速度和前轮转角，根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第一车辆模型估算实车横摆角速度，并根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第二车辆模型估算目标横摆角速度；以所述实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值为输入、所述目标横摆角速度为控制目标进行PI控制并输出后轮转角；根据所述后轮转角生成用于控制驱动机构驱动车辆后轮按所述后轮转角转动的控制指令。本发明对车辆后轮主动转向控制方式进行改进，以提高车辆高速行驶稳定性。

Description

一种后轮主动转向控制方法及其系统、控制设备
技术领域
本发明涉及车辆控制技术领域，具体涉及一种后轮主动转向控制方法及其系统、控制设备。
背景技术
现有后轮主动转向对车身稳定性的控制，一般都可归结于两种控制算法，即后轮转角-前轮转角map图控制算法和横摆角速度反馈控制算法。
参阅图1，根据从后轮转角-方向盘转角map图控制算法的控制原理得知，只要车速和方向盘转角相同，后轮转角也一定相同。但是，该算法忽略了驾驶员转向输入的多样性，方向盘斜坡输入与方向盘阶跃输入，相同车速和方向盘转角下车辆的响应是不一样的。当驾驶员转向斜坡输入时，该算法可降低横摆角速度增益，提高车辆稳定性；当驾驶员转向阶跃输入时，由于该算法为简单的开环控制，很难对横摆角速度超调进行有效抑制，从而控制效果不够理想。
参阅图2-3，根据横摆角速度反馈控制算法的控制原理，其控制目标为稳态横摆角速度，即零赫兹(0Hz)处的横摆角速度。图3为横摆角速度增益频率响应特性的实际值与控制目标值的示意图。由图3可知，以稳态横摆增益作为控制目标的算法，能有效抑制横摆角速度超调，且整车响应随转向输入频率变化比较线性，但存在两个问题：一是稳态横摆增益偏小，以此为控制目标会导致车辆转向响应比较钝，尤其是快速转动方向盘时；二是随着频率增高，横摆角速度实际值与目标值相差过大，导致对横摆角速度跟踪较为困难。因此稳态横摆角速度的控制目标设置得不合理。
因此，现有用于提高车身稳定性的后轮主动转向控制方法还有待进一步改进。
发明内容
本发明旨在提出一种后轮主动转向控制方法及其系统、控制设备，对现有车辆后轮主动转向控制方式进行改进，以提高车辆高速行驶稳定性。
第一方面，本发明实施例提出一种后轮主动转向控制方法，包括：
获取当前车辆速度，根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第一车辆模型估算实车横摆角速度，并根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第二车辆模型估算目标横摆角速度；其中，所述预设第二车辆模型的横摆角速度增益共振时的增幅比小于所述预设第一车辆模型的横摆增益角速度增益共振时的增幅比，和/或，所述预设第二车辆模型的横摆角速度增益共振频率大于预设第一车辆模型的横摆角速度增益共振频率；
以所述实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值为输入、所述目标横摆角速度为控制目标进行PI控制并输出后轮转角；
根据所述后轮转角生成用于控制驱动机构驱动车辆后轮按所述后轮转角转动的控制指令。
优选地，根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第二车辆模型估算目标横摆角速度具体包括：
根据所述当前车辆速度获取与其对应的前轴侧偏刚度、后轴侧偏刚度和转动惯量；其中所述预设第二车辆模型中的前轴侧偏刚度、后轴侧偏刚度和转动惯量为标定值；
根据所述当前车辆速度、前轮转角、前轴侧偏刚度、后轴侧偏刚度、转动惯量以及预设第二车辆模型计算目标横摆角速度。
优选地，所述预设第二车辆模型为：
Figure GDA0003651013940000031
Figure GDA0003651013940000032
其中，Cf为前轴侧偏刚度，Cr为后轴侧偏刚度，Iz为车辆转动惯量，m为车辆质量，a为前轴到质心的距离，b为后轴到质心的距离，u为车辆质心沿车辆坐标系在X方向上的速度，v为车辆质心沿车辆坐标系在Y方向上的速度，
Figure GDA0003651013940000033
为v的一阶导数，δ为前轮转角，β为质心侧偏角，ωr为横摆角速度，
Figure GDA0003651013940000034
为ωr的一阶导数。
优选地，所述预设第一车辆模型的横摆角速度频率响应特性仿真值与车辆的横摆角速度频率响应特性实测值的差值的绝对值小于预设阈值。
优选地，以所述实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值为输入、所述目标横摆角速度为控制目标进行PI控制并输出后轮转角具体包括：
计算所述实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值；
将所述目标横摆角速度设置为预设PI控制模型的控制目标，并将所述实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值输入预设PI控制模型，输出后轮转角；
所述预设PI控制模型为：
Figure GDA0003651013940000035
其中，δr为后轮转角，Δωr(t)为实车横摆角速度与目标横摆角速度的差值，Kp为PI控制的比例系数，Ti为积分时间常量，Td为积分时间常量。
第二方面，本发明实施例提出一种后轮主动转向控制系统，包括：
横摆角速度计算单元，用于获取当前车辆速度，根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第一车辆模型估算实车横摆角速度，并根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第二车辆模型估算目标横摆角速度；所述预设第二车辆模型的横摆角速度增益共振时的增幅比小于所述预设第一车辆模型的横摆增益角速度增益共振时的增幅比，和/或，所述预设第二车辆模型的横摆角速度增益共振频率大于预设第一车辆模型的横摆角速度增益共振频率；
PI控制单元，用于以所述实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值为输入、所述目标横摆角速度为控制目标进行PI控制并输出后轮转角；以及
指令生成单元，用于根据所述后轮转角生成用于控制驱动机构驱动车辆后轮按所述后轮转角转动的控制指令。
优选地，所述横摆角速度计算单元具体包括实车值计算单元和目标值计算单元，所述实车值计算单元用于根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第一车辆模型估算实车横摆角速度；所述目标值计算单元用于根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第二车辆模型估算目标横摆角速度；所述目标值计算单元具体包括标定量获取单元和计算执行单元，所述标定量获取单元用于根据所述当前车辆速度获取与其对应的前轴侧偏刚度、后轴侧偏刚度和转动惯量；其中所述预设第二车辆模型中的前轴侧偏刚度、后轴侧偏刚度和转动惯量为标定值；所述计算执行单元用于根据所述当前车辆速度、前轴侧偏刚度、后轴侧偏刚度、转动惯量以及预设第二车辆模型计算横摆角速度；
所述预设第二车辆模型为：
Figure GDA0003651013940000051
Figure GDA0003651013940000052
其中，Cf为前轴侧偏刚度，Cr为后轴侧偏刚度，Iz为车辆转动惯量，m为车辆质量，a为前轴到质心的距离，b为后轴到质心的距离，u为车辆质心沿车辆坐标系在X方向上的速度，v为车辆质心沿车辆坐标系在Y方向上的速度，
Figure GDA0003651013940000053
为v的一阶导数，δ为前轮转角，β为质心侧偏角，ωr为横摆角速度，
Figure GDA0003651013940000054
为ωr的一阶导数。
优选地，所述预设第一车辆模型的横摆角速度频率响应特性仿真值与车辆的横摆角速度频率响应特性实测值的差值的绝对值小于预设阈值。
优选地，所述PI控制单元具体包括横摆角速度差值计算单元和PI执行单元，所述横摆角速度差值计算单元用于计算所述实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值；
所述PI执行单元用于将所述目标横摆角速度设置为预设PI控制模型的控制目标，并将所述实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值输入预设PI控制模型，输出后轮转角；
所述预设PI控制模型为：
Figure GDA0003651013940000055
其中，δr为后轮转角，Δωr(t)为实车横摆角速度与目标横摆角速度的差值，Kp为PI控制的比例系数，Ti为积分时间常量，Td为积分时间常量。
第三方面，本发明实施例提出一种后轮主动转向控制设备，包括：根据第二方面实施例所述的后轮主动转向控制系统；或者，存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行根据第一方面实施例所述后轮主动转向控制方法。
以上技术方案至少具有以下优点：获取当前车辆速度，根据当前车辆速度、前轮转角以及预设第一车辆模型估算实车横摆角速度，并根据当前车辆速度、前轮转角以及预设第二车辆模型确定目标横摆角速度；进一步地，以前面获取的实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值为输入、目标横摆角速度为控制目标进行PI控制并输出后轮转角，并根据后轮转角生成用于控制驱动机构驱动车辆后轮按后轮转角转动的控制指令。需说明的是，所述预设第二车辆模型的横摆角速度增益共振时的增幅比小于所述预设第一车辆模型的横摆增益角速度增益共振时的增幅比，从而使转向响应随转角频率变化更线性，降低汽车执行驾驶员指令的失真程度，所述预设第二车辆模型的横摆角速度增益共振频率大于预设第一车辆模型的横摆角速度增益共振频率，从而使转向阶跃输入能有效抑制横摆角速度超调，因此，提供了更为合理的横摆角速度控制目标，能够得到更有利于提高车辆高速行驶稳定性的后轮转角。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而得以体现。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有后轮转角-方向盘转角map图控制算法的后轮转角-方向盘转角map示意图。
图2为现有横摆角速度反馈控制原理图。
图3为现有横摆角速度反馈控制算法的横摆角速度增益实际值与目标值示意图。
图4为本发明一实施例所述的一种后轮主动转向控制方法的流程图。
图5为100kph车速的预设第一车辆模型和预设第二车辆模型的横摆角速度增益幅频特性示意图。
图6为100kph车速的预设第一车辆模型和预设第二车辆模型的的横摆角速度滞后时间频率特性。
图7为140kph车速的预设第一车辆模型和预设第二车辆模型的横摆角速度增益幅频特性示意图。
图8为140kph车速的预设第一车辆模型和预设第二车辆模型的的横摆角速度滞后时间频率特性示意图。
图9为本发明一实施例所述的一种后轮主动转向控制方法的控制原理图。
图10为加控制和不加控制100kph横摆角速度增益随频率变化曲线示意图。
图11为加控制和不加控制100kph横摆角速度滞后时间随频率变化曲线示意图。
图12为加控制和不加控制140kph横摆角速度增益随频率变化曲线示意图。
图13为加控制和不加控制140kph横摆角速度滞后时间随频率变化曲线示意图。
图14为加控制和不加控制100kph阶跃输入横摆角速度随时间变化曲线示意图。
图15为加控制和不加控制140kph阶跃输入横摆角速度随时间变化曲线示意图。
图16本发明另一实施例所述一种后轮主动转向控制系统的框架图。
图中标记：
1-横摆角速度计算单元，11-实车值计算单元，12-目标值计算单元，121-标定量获取单元，122-计算执行单元，2-PI控制单元，21-角速度差值计算单元，22-PI执行单元，3-指令生成单元。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的手段未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
本发明一实施例提出一种后轮主动转向控制方法，图4为本实施例方法的流程图，参阅图4，本实施例方法包括如下步骤S101-S103：
步骤S101、获取当前车辆速度，根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第一车辆模型估算实车横摆角速度，并根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第二车辆模型估算目标横摆角速度；
具体而言，本实施例中所述预设第一车辆模型优选采用基于动力学的估算方法，简单来说是通过二自由度汽车微分方程建立车辆模型，用车辆模型输出的转向响应来表征实车转向响应，从而起到估计实车横摆角速度的作用。所述预设第二车辆模型用于提供作为PI控制系统的控制目标的目标横摆角速度。
其中，所述预设第二车辆模型的横摆角速度增益共振时的增幅比小于所述预设第一车辆模型的横摆增益角速度增益共振时的增幅比，和/或，所述预设第二车辆模型的横摆角速度增益共振频率大于预设第一车辆模型的横摆角速度增益共振频率。
具体而言，本实施例中预设第二车辆模型在各车速下应获得理想的横摆角速度频率响应特性，从而全方位实现良好的转向动态响应特性。相比预设第一车辆模型，本实施例中预设第二车辆模型的横摆角速度增益幅频特性曲线满足以下两个要求：
①预设第二车辆模型的横摆角速度增益共振时的增幅比要小于预设第一车辆模型的横摆增益角速度增益共振时的增幅比，从而使转向响应随转角频率变化更线性，降低汽车执行驾驶员指令的失真程度；
②预设第二车辆模型的横摆角速度增益共振频率应大于预设第一车辆模型的横摆角速度增益共振频率，从而使转向阶跃输入能有效抑制横摆角速度超调。
其中，前轴侧偏刚度Cf、后轴侧偏刚度Cr、转动惯量Iz对共振频率、共振幅值比、横摆角速度增益大小、横摆角速度滞后时间大小都有影响，如前轴侧偏刚度Cf、后轴侧偏刚度Cr都可降低幅值比，减小转动惯量Iz可增大共振频率，本实施例中基于上述两个要求标定特定车速下的前轴侧偏刚度Cf、后轴侧偏刚度Cr、转动惯量Iz，其他车速的前轴侧偏刚度Cf、后轴侧偏刚度Cr、转动惯量Iz可以通过插值方式获得，最终得到的预设第二车辆模型获得较为理想的横摆角速度频率响应特性。
其中，所述横摆角速度频率响应特性具体体现为横摆角速度增益随频率变化曲线以及横摆角速度滞后时间随频率变化曲线；举例而言，100kph车速、140kph车速的预设第一车辆模型和预设第二车辆模型的横摆角速度增益幅频特性分别如图5、图7所示，100kph车速、140kph车速的预设第一车辆模型和预设第二车辆模型的的横摆角速度滞后时间频率特性分别如图6、图8所示。
PI步骤S102、以所述实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值为输入、所述目标横摆角速度为控制目标进行PI控制并输出后轮转角。
步骤S103、根据所述后轮转角生成用于控制驱动机构驱动车辆后轮按所述后轮转角转动的控制指令。
本实施例方法控制原理图可参阅图9，基于横摆角速度频率响应特性，提供了更为合理的横摆角速度控制目标，能够得到更有利于提高车辆高速行驶稳定性的后轮转角，在瞬态过程如转向阶跃输入能有效抑制横摆角速度超调，并能改善横摆角速度增益频率响应特性，降低汽车执行驾驶员指令的失真程度。
在一具体实施例中，步骤S101中的根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第二车辆模型估算目标横摆角速度具体包括如下子步骤S201和S202：
步骤S201、根据所述当前车辆速度获取与其对应的前轴侧偏刚度、后轴侧偏刚度和转动惯量；其中所述预设第二车辆模型中的前轴侧偏刚度、后轴侧偏刚度和转动惯量为标定值。
其中，所述预设第二车辆模型的二自由度汽车运动微分方程如下：
Figure GDA0003651013940000111
Figure GDA0003651013940000112
其中，Cf为前轴侧偏刚度，Cr为后轴侧偏刚度，Iz为车辆转动惯量，m为车辆质量，a为前轴到质心的距离，b为后轴到质心的距离，u为车辆质心沿车辆坐标系在X方向上的速度，v为车辆质心沿车辆坐标系在Y方向上的速度，
Figure GDA0003651013940000113
为v的一阶导数，δ为前轮转角，β为质心侧偏角，ωr为横摆角速度，
Figure GDA0003651013940000114
为ωr的一阶导数。
所述预设第二车辆模型为二阶系统，阶跃输入时横摆角速度阻尼ζ计算公式为：
Figure GDA0003651013940000115
Figure GDA0003651013940000116
其中，L为车辆前轴和后轴之间的轴距。
具体而言，二阶系统单位阶跃响应，阻尼越大，超调量越小，上升时间越大。通过标定合适的阻尼，能有效减少横摆角速度超调，改善横摆角速度响应时间。因此根据二自由度模型横摆阻尼的计算公式，将前轴侧偏刚度Cf、后轴侧偏刚度Cr和转动惯量Iz设定为预设第二车辆模型的标定参数，即对应每一车辆速度，均标定了前轴侧偏刚度Cf、后轴侧偏刚度Cr和转动惯量Iz的标定参数，并进行保存。因此，根据当前车辆速度，即可确定与当前车辆速度对应的前轴侧偏刚度Cf、后轴侧偏刚度Cr和转动惯量Iz。
步骤S202、根据所述当前车辆速度、前轮转角、前轴侧偏刚度、后轴侧偏刚度、转动惯量以及预设第二车辆模型计算目标横摆角速度。
具体而言，根据所述当前车辆速度可以得到车辆质心沿车辆坐标系在X方向上的速度u以及车辆质心沿车辆坐标系在Y方向上的速度v，根据公式(1)和(2)可以计算得到当前车辆速度对应的目标横摆角速度。
在一具体实施例中，所述预设第一车辆模型的横摆角速度频率响应特性仿真值与车辆的横摆角速度频率响应特性实测值的差值的绝对值小于预设阈值。
具体而言，预设第一车辆模型的横摆角速度频率响应特性为理想的横摆角速度频率响应特性，预设第一车辆模型的横摆角速度频率响应特性与车辆的横摆角速度频率响应特性基本一致，本实施例中预先设置一个预设阈值，该预设阈值为一非常小的值，预设车辆模型的横摆角速度频率响应特性仿真值与车辆的横摆角速度频率响应特性实测值的差值的绝对值小于预设阈值，即预设车辆模型的横摆角速度频率响应特性仿真值与车辆的横摆角速度频率响应特性实测值基本一致，预设阈值的范围决定了两者的一致性程度。由于频率响应特性能较全面地反应汽车动态特性，因此与实车频率响应特性一致的预设车辆模型精度较高，能有效预估横摆角速度，预估得到的横摆角速度可以用作PI控制中的横摆角速度目标值。
在一具体实施例中，步骤S102具体包括如下子步骤S301和S302：
步骤S301、计算所述实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值。
步骤S302、将所述目标横摆角速度设置为预设PI控制模型的控制目标，并将所述实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值输入预设PI控制模型，输出后轮转角。
在本实施例中，所述预设PI控制模型如下：
Figure GDA0003651013940000131
其中，δr为后轮转角，Δωr(t)为实车横摆角速度与目标横摆角速度的差值，Kp为PI控制的比例系数，Ti为积分时间常量，Td为积分时间常量。
具体而言，采用PI控制即可很好地对横摆角速度进行很好的追踪。增大比例系数P使系统调节速度加快，并且可以减小稳态误差。但是比例系数P过大会使超调量增大，动态性能变坏，甚至会使闭环系统不稳定。积分作用参数I的一个最主要作用是消除系统的稳态误差。积分作用参数I越大系统的稳态误差消除的越快，但积分作用参数I也不能过大，否则在响应过程的初期会产生积分饱和现象。基于以上原理，可以具体设置PI控制的比例系数Kp，Ti为积分时间常量Ti，Td为积分时间常量Td。
发明人利用本实施例方法，通过100kph频率扫描试验、140kph频率扫描试验、100kph阶跃输入试验、140kph阶跃输入试验进行实车验证，验证结果如图10-15所示，图10为100kph横摆角速度增益随频率变化曲线，图11为100kph横摆角速度滞后时间随频率变化曲线，图12为140kph横摆角速度增益随频率变化曲线，图13为140kph横摆角速度滞后时间随频率变化曲线，图14为100kph阶跃输入横摆角速度随时间变化曲线，图15为140kph阶跃输入横摆角速度随时间变化曲线。
根据上述图10～15可知，本实施例方法具有以下优点：
能改善横摆角速度增益频率响应特性，降低汽车执行驾驶员指令的失真程度；
转向阶跃输入能有效抑制横摆角速度超调。
本发明另一实施例还提出一种后轮主动转向控制系统，图16为本实施系统的框架图，参阅图16，本实施例系统包括：
横摆角速度计算单元1，用于获取当前车辆速度，根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第一车辆模型估算实车横摆角速度，并根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第二车辆模型估算目标横摆角速度；其中所述预设第一车辆模型的横摆角速度频率响应特性仿真值与车辆的横摆角速度频率响应特性实测值的差值的绝对值小于预设阈值；
PI控制单元2，用于以所述实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值为输入、所述目标横摆角速度为控制目标进行PI控制并输出后轮转角；以及
指令生成单元3，用于根据所述后轮转角生成用于控制驱动机构驱动车辆后轮按所述后轮转角转动的控制指令。
在一具体实施例中，所述横摆角速度计算单元1包括实车值计算单元11和目标值计算单元12，所述实车值计算单元11用于根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第一车辆模型估算实车横摆角速度；所述目标值计算单元12用于根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第二车辆模型估算目标横摆角速度；
所述目标值计算单元12具体包括标定量获取单元121和计算执行单元122，所述标定量获取单元121用于根据所述当前车辆速度获取与其对应的前轴侧偏刚度、后轴侧偏刚度和转动惯量；其中所述预设第二车辆模型中的前轴侧偏刚度、后轴侧偏刚度和转动惯量为标定值；所述计算执行单元122用于根据所述当前车辆速度、前轮转角、前轴侧偏刚度、后轴侧偏刚度、转动惯量以及预设第二车辆模型计算横摆角速度；
所述预设第二车辆模型为：
Figure GDA0003651013940000151
其中，Cf为前轴侧偏刚度，Cr为后轴侧偏刚度，Iz为车辆转动惯量，m为车辆质量，a为前轴到质心的距离，b为后轴到质心的距离，u为车辆质心沿车辆坐标系在X方向上的速度，δ为前轮转角，β为质心侧偏角，ωr为横摆角速度，
Figure GDA0003651013940000152
为ωr的一阶导数。
在一具体实施例中，所述预设第二车辆模型的横摆角速度增益共振时的增幅比小于所述预设第一车辆模型的横摆增益角速度增益共振时的增幅比，和/或，所述预设第二车辆模型的横摆角速度增益共振频率大于预设第一车辆模型的横摆角速度增益共振频率。
在一具体实施例中，所述PI控制单元2具体包括角速度差值计算单元21和PI执行单元22，所述角速度差值计算单元21用于计算所述实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值；所述PI执行单元22用于将所述目标横摆角速度设置为预设PI控制模型的控制目标，并将所述实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值输入预设PI控制模型，输出后轮转角。
所述预设PI控制模型为：
Figure GDA0003651013940000161
其中，δr为后轮转角，Δωr(t)为实车横摆角速度与目标横摆角速度的差值，Kp为PI控制的比例系数，Ti为积分时间常量，Td为积分时间常量。
以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
需说明的是，上述实施例所述系统与上述实施例所述方法对应，因此，上述实施例所述系统未详述部分可以参阅上述实施例所述方法的内容得到，此处不再赘述。
并且，上述实施例所述后轮主动转向控制系统如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
本发明另一实施例还提出一种后轮主动转向控制设备，包括：根据上述实施例所述的后轮主动转向控制系统；或者，存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行根据上述实施例所述后轮主动转向控制方法的步骤。
当然，所述后轮主动转向控制设备还可以具有有线或无线网络接口、键盘以及输入输出接口等部件，以便进行输入输出，该后轮主动转向控制设备还可以包括其他用于实现设备功能的部件，在此不做赘述。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个单元，所述一个或者多个单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述后轮主动转向控制设备中的执行过程。
所述处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述后轮主动转向控制设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个所述后轮主动转向控制设备的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或单元，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或单元，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述后轮主动转向控制设备的各种功能。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种后轮主动转向控制方法，其特征在于，包括：
获取当前车辆速度，根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第一车辆模型估算实车横摆角速度，并根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第二车辆模型估算目标横摆角速度；其中，所述预设第二车辆模型的横摆角速度增益共振时的增幅比小于所述预设第一车辆模型的横摆增益角速度增益共振时的增幅比，和/或，所述预设第二车辆模型的横摆角速度增益共振频率大于预设第一车辆模型的横摆角速度增益共振频率；
以所述实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值为输入、所述目标横摆角速度为控制目标进行PI控制并输出后轮转角；
根据所述后轮转角生成用于控制驱动机构驱动车辆后轮按所述后轮转角转动的控制指令。
2.根据权利要求1所述的后轮主动转向控制方法，其特征在于，根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第二车辆模型估算目标横摆角速度具体包括：
根据所述当前车辆速度获取与其对应的前轴侧偏刚度、后轴侧偏刚度和转动惯量；其中所述预设第二车辆模型中的前轴侧偏刚度、后轴侧偏刚度和转动惯量为标定值；
根据所述当前车辆速度、前轮转角、前轴侧偏刚度、后轴侧偏刚度、转动惯量以及预设第二车辆模型计算目标横摆角速度。
3.根据权利要求2所述的后轮主动转向控制方法，其特征在于，所述预设第二车辆模型为：
Figure FDA0002387513830000011
Figure FDA0002387513830000021
其中，Cf为前轴侧偏刚度，Cr为后轴侧偏刚度，Iz为车辆转动惯量，m为车辆质量，a为前轴到质心的距离，b为后轴到质心的距离，u为车辆质心沿车辆坐标系在X方向上的速度，v为车辆质心沿车辆坐标系在Y方向上的速度，
Figure FDA0002387513830000022
为v的一阶导数，δ为前轮转角，β为质心侧偏角，ωr为横摆角速度，
Figure FDA0002387513830000023
为ωr的一阶导数。
4.根据权利要求1所述的后轮主动转向控制方法，其特征在于，所述预设第一车辆模型的横摆角速度频率响应特性仿真值与车辆的横摆角速度频率响应特性实测值的差值的绝对值小于预设阈值。
5.根据权利要求1所述的后轮主动转向控制方法，其特征在于，以所述实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值为输入、所述目标横摆角速度为控制目标进行PI控制并输出后轮转角具体包括：
计算所述实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值；
将所述目标横摆角速度设置为预设PI控制模型的控制目标，并将所述实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值输入预设PI控制模型，输出后轮转角；
所述预设PI控制模型为：
Figure FDA0002387513830000024
其中，δr为后轮转角，Δωr(t)为实车横摆角速度与目标横摆角速度的差值，Kp为PI控制的比例系数，Ti为积分时间常量，Td为积分时间常量。
6.一种后轮主动转向控制系统，其特征在于，包括：
横摆角速度计算单元，用于获取当前车辆速度，根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第一车辆模型估算实车横摆角速度，并根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第二车辆模型估算目标横摆角速度；所述预设第二车辆模型的横摆角速度增益共振时的增幅比小于所述预设第一车辆模型的横摆增益角速度增益共振时的增幅比，和/或，所述预设第二车辆模型的横摆角速度增益共振频率大于预设第一车辆模型的横摆角速度增益共振频率；
PI控制单元，用于以所述实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值为输入、所述目标横摆角速度为控制目标进行PI控制并输出后轮转角；以及
指令生成单元，用于根据所述后轮转角生成用于控制驱动机构驱动车辆后轮按所述后轮转角转动的控制指令。
7.根据权利要求6所述的后轮主动转向控制系统，其特征在于，所述横摆角速度计算单元具体包括实车值计算单元和目标值计算单元，所述实车值计算单元用于根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第一车辆模型估算实车横摆角速度；所述目标值计算单元用于根据所述当前车辆速度、前轮转角以及预设第二车辆模型估算目标横摆角速度；所述目标值计算单元具体包括标定量获取单元和计算执行单元，所述标定量获取单元用于根据所述当前车辆速度获取与其对应的前轴侧偏刚度、后轴侧偏刚度和转动惯量；其中所述预设第二车辆模型中的前轴侧偏刚度、后轴侧偏刚度和转动惯量为标定值；所述计算执行单元用于根据所述当前车辆速度、前轴侧偏刚度、后轴侧偏刚度、转动惯量以及预设第二车辆模型计算横摆角速度；
所述预设第二车辆模型为：
Figure FDA0002387513830000031
Figure FDA0002387513830000041
其中，Cf为前轴侧偏刚度，Cr为后轴侧偏刚度，Iz为车辆转动惯量，m为车辆质量，a为前轴到质心的距离，b为后轴到质心的距离，u为车辆质心沿车辆坐标系在X方向上的速度，v为车辆质心沿车辆坐标系在Y方向上的速度，
Figure FDA0002387513830000042
为v的一阶导数，δ为前轮转角，β为质心侧偏角，ωr为横摆角速度，
Figure FDA0002387513830000043
为ωr的一阶导数。
8.根据权利要求6所述的后轮主动转向控制系统，其特征在于，所述预设第一车辆模型的横摆角速度频率响应特性仿真值与车辆的横摆角速度频率响应特性实测值的差值的绝对值小于预设阈值。
9.根据权利要求6所述的后轮主动转向控制系统，其特征在于，所述PI控制单元具体包括横摆角速度差值计算单元和PI执行单元，所述横摆角速度差值计算单元用于计算所述实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值；
所述PI执行单元用于将所述目标横摆角速度设置为预设PI控制模型的控制目标，并将所述实车横摆角速度和目标横摆角速度的差值输入预设PI控制模型，输出后轮转角；
所述预设PI控制模型为：
Figure FDA0002387513830000044
其中，δr为后轮转角，Δωr(t)为实车横摆角速度与目标横摆角速度的差值，Kp为PI控制的比例系数，Ti为积分时间常量，Td为积分时间常量。
10.一种后轮主动转向控制设备，包括：根据权利要求6-9任一项所述的后轮主动转向控制系统；或者，存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行根据权利要求1-5中任一项所述后轮主动转向控制方法。
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