CN113682309A - 适时四驱系统的横摆控制方法、车辆及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适时四驱系统的横摆控制方法、车辆及存储介质。方法包括:A、横摆控制的启动条件判断:判断是否达到横摆控制的启动条件;B、目标横摆角速度计算:根据线性二自由度车辆模型,推导出目标横摆角速度ωr;C、横摆控制分动器接合扭矩计算:Tclutch=Tclutch0+Tyawrate;Tyawrate=kp(ωtarget‑ωreal);kp=ksteerkcskυ;Tclutch为横摆控制需求的分动器接合扭矩;Tclutch0为基础分动器接合扭矩;Tyawrate为分动器横摆控制调节扭矩;ωtarget为车辆目标横摆角速度;ωreal为车辆实际横摆角速度;kp为比例控制系数;ksteer为转向系数;kcs为反转向系数;kυ为车速系数;D、控制参数调节:控制参数包括转向系数ksteer、反转向系数kcs及车速系数kυ。本发明能在车辆转向时实时迅速地调节分动器离合器的接合扭矩,提升车辆转向的操纵性能,改善车辆在过多转向状态下的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及车辆转向技术领域,尤其涉及一种适时四驱系统的横摆控制方法、车辆及存储介质。
背景技术
适时四驱又称为实时四驱,适时四驱系统可以实时调整前后轴的动力分配比例,当车辆转向时,根据车辆状态,适时增大或减小分动器离合器的接合扭矩,以实现前后轴驱动扭矩合理分配,提高车辆的操纵稳定性。目前的适时四驱系统并不能很好的调节分动器离合器的接合扭矩,导致车辆的转向操纵性能及车辆在过多转向状态下的稳定性较差。
因此,亟待提供一种适时四驱系统的横摆控制方法、车辆及存储介质解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适时四驱系统的横摆控制方法、车辆及存储介质,能够在车辆转向时实时迅速地调节分动器离合器的接合扭矩,提升车辆转向的操纵性能,改善车辆在过多转向状态下的稳定性。
为实现上述目的,提供以下技术方案:
一种适时四驱系统的横摆控制方法,包括如下步骤:
A、横摆控制的启动条件判断:判断是否达到横摆控制的启动条件;
B、目标横摆角速度计算:根据线性二自由度车辆模型,推导出目标横摆角速度ωr;
C、横摆控制分动器接合扭矩计算:
Tclutch=Tclutch0+Tyawrate
Tyawrate=kp(ωtarget-ωreal)
kp=ksteerkcskυ
Tclutch为横摆控制需求的分动器接合扭矩;Tclutch0为基础分动器接合扭矩;Tyawrate为分动器横摆控制调节扭矩;ωtarget为车辆目标横摆角速度;ωreal为车辆实际横摆角速度;kp为比例控制系数;ksteer为转向系数;kcs为反转向系数;kυ为车速系数;
D、控制参数调节:控制参数包括转向系数ksteer、反转向系数kcs及车速系数kυ。
作为上述适时四驱系统的横摆控制方法的一种可选方案,所述步骤A中,横摆控制的启动条件为:
挡位为D挡;
车辆各信号有效;
作为上述适时四驱系统的横摆控制方法的一种可选方案,所述步骤A中,车辆各信号包括车速信号、纵向加速度信号、侧向加速度信号、横摆角速度信号、转向盘转角信号。
作为上述适时四驱系统的横摆控制方法的一种可选方案,所述步骤B中,目标横摆角速度ωr的计算公式为:
其中,ωr为横摆角速度;δ为前轮转角;u为车速;L为轴距;K为稳定性因数。
作为上述适时四驱系统的横摆控制方法的一种可选方案,所述步骤D中,转向系数ksteer的调节包括:
基于前驱的四驱系统中,ksteer为正值;
当车辆处于过多转向状态时,即|ωtarget|-|ωreal|≤ωa时,转向系数ksteer较大,Tyawrate为负值,减少后轴驱动扭矩;
当车辆处于不足转向状态时,即|ωtarget|-|ωreal|≥ωb时,转向系数ksteer较小,Tyawrate为正值,增加后轴驱动扭矩。
作为上述适时四驱系统的横摆控制方法的一种可选方案,所述步骤D中,转向系数ksteer的调节还包括:
基于后驱的四驱系统中,转向系数ksteer为负值;
当车辆处于过多转向状态时,即|ωtarget|-|ωreal|≤ωa时,转向系数ksteer较大,Tyawrate为正值,减少后轴驱动扭矩;
当车辆处于不足转向状态时,即|ωtarget|-|ωreal|≥ωb时,转向系数ksteer较小,Tyawrate为负值,增加后轴驱动扭矩。
作为上述适时四驱系统的横摆控制方法的一种可选方案,所述步骤D中,反转向系数kcs的取值范围是0-1。
作为上述适时四驱系统的横摆控制方法的一种可选方案,所述步骤D中,车速系数kυ的调节包括:
车速υ≤υ3时,kυ=0;车速υ≥υ4时,kυ=1;υ3和υ4为车速门限值。
一种车辆,所述车辆包括:
一个或多个处理器;
存储器,用于存储一个或多个程序;
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现上述任一所述的适时四驱系统的横摆控制方法。
一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现上述任一所述的适时四驱系统的横摆控制方法。
与现有技术相比,本发明的有益效果:本发明能在车辆转向时实时迅速地调节分动器离合器的接合扭矩,提升车辆转向的操纵性能,改善车辆在过多转向状态下的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例中一种适时四驱系统的横摆控制方法的控制流程图。
具体实施方式
以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例公开了一种适时四驱系统的横摆控制方法。参考图1,本实施例所提供的适时四驱系统的横摆控制方法具体包括如下步骤:
S100、横摆控制的启动条件判断:判断是否达到横摆控制的启动条件。
具体的,本发明在开始横摆控制前需要判断横摆控制的启动/退出条件。
a)横摆控制启动的必要条件:
驾驶模式:AUTUO模式或LOCK模式;
挡位:D;
信号有效:车速信号、纵向加速度信号、侧向加速度信号、横摆角速度信号、转向盘转角信号均有效;
b)横摆控制启动的触发条件:
车速>门限值υ1;
侧向加速度>门限值ay1;
横摆角速度>门限值ωr1;
c)横摆控制的退出条件:
车速<门限值υ2;
方向盘转角<门限值δsw2;
侧向加速度<门限值ay2;
横摆角速度<门限值ωr2;
横摆控制启动的必要条件不满足;
驾驶模式包括:AUTUO模式、LOCK模式、2WD模式(FWD或RWD)。
信号有效性是指信号无通讯故障且信号数值在有效范围内。
于一实施例中,步骤S100中,横摆控制的启动条件为:
挡位为D挡;
车辆各信号有效;
于一实施例中,步骤S100中,车辆各信号包括车速信号、纵向加速度信号、侧向加速度信号、横摆角速度信号、转向盘转角信号。
本实施例所提供的适时四驱系统的横摆控制方法具体还包括如下步骤:
S200、目标横摆角速度计算:根据线性二自由度车辆模型,推导出目标横摆角速度ωr。
具体的,根据线性二自由度车辆模型,可推导出目标横摆角速度ωr的计算公式为:
其中,ωr为横摆角速度,其单位为rad/s;δ为前轮转角,其单位为rad;u为车速,其单位为m/s;L为轴距,其单位为m;K为稳定性因数,其单位为s2/m2,中性转向车辆K=1。
实际车辆是一个非线性多自由度系统,为了避免在轮胎的非线性区域,利用线性二自由度车辆模型计算得到的目标横摆角速度偏大,需要对目标横摆角速度进行限制。通过离线仿真或实车标定,可给出不同车速和侧向加速度下的最大前轮转角,进而可计算出最大横摆角速度,用来限制目标横摆角速度。
本实施例所提供的适时四驱系统的横摆控制方法具体还包括如下步骤:
S300、横摆控制分动器接合扭矩计算:
Tclutch=Tclutch0+Tyawrate
Tyawrate=kp(ωtarget-ωreal)
kp=ksteerkcskυ
其中,Tclutch为横摆控制需求的分动器接合扭矩,其单位为Nm;Tclutch0为基础分动器接合扭矩,其单位为Nm;Tyawrate为分动器横摆控制调节扭矩,其单位为Nm;ωtarget为车辆目标横摆角速度,其单位为rad/s;ωreal为车辆实际横摆角速度,其单位为rad/s;kp为比例控制系数,根据车辆的行驶状态实时调整;ksteer为转向系数,根据车辆的转向状态实时调整;kcs为反转向系数,根据车辆的反转向状态实时调整;kυ为车速系数,根据车速实时调整。
Tclutch和Tclutch0的上限值为分动器离合器可传递的最大扭矩(如1000Nm),下限值为0Nm。
本专利提出一种针对转向工况自适应调节控制参数的比例反馈控制策略,保证车辆实际横摆角速度在安全范围内,提高车辆操纵稳定性,具体为上述横摆控制分动器接合扭矩计算过程。
本实施例所提供的适时四驱系统的横摆控制方法具体还包括如下步骤:
S400、控制参数调节:控制参数包括转向系数ksteer、反转向系数kcs及车速系数kυ。
转向系数ksteer:
适时四驱系统可分为基于前驱的四驱系统和基于后驱的四驱系统。基于前驱的四驱系统可实现100:0到50:50的前后轴动力分配的比例;基于后驱的四驱系统可实现0:100到50:50的前后轴动力分配的比例。两种四驱系统的转向系数ksteer设置略有差异。
基于前驱的四驱系统中,ksteer为正值,因此:
当车辆处于过多转向状态时,即|ωtarget|-|ωreal|≤ωa(如-0.4rad/s)时,转向系数ksteer较大(如400),Tyawrate为负值,减少后轴驱动扭矩;
当车辆处于不足转向状态时,即|ωtarget|-|ωreal|≥ωb(如0rad/s)时,转向系数ksteer较小(如200),Tyawrate为正值,增加后轴驱动扭矩;
其它情况,转向系数ksteer线性过度。
基于后驱的四驱系统中,转向系数ksteer为负值;
当车辆处于过多转向状态时,即|ωtarget|-|ωreal|≤ωa(如-0.4rad/s)时,转向系数ksteer较大(如-400),Tyawrate为正值,减少后轴驱动扭矩;
当车辆处于不足转向状态时,即|ωtarget|-|ωreal|≥ωb(如0rad/s)时,转向系数ksteer较小(如-200),Tyawrate为负值,增加后轴驱动扭矩;
其它情况,转向系数线性过度。
反转向系数kcs:
当ωtargetωreal<0即为反转向;|ωtarget-ωreal|的值可用来表征反转向的程度,即反转向率;反转向率又与反转向系数kcs存在对应关系,反转向系数kcs的取值范围是0-1。
车速系数kυ:
横摆控制受车速影响,低车速时,应减小横摆控制的干预,因此,车速υ≤υ3时,kυ=0;车速υ≥υ4时,kυ=1;其它情况,车速系数kυ线性过度。其中,υ3和υ4为车速门限值。车速系数kυ的取值范围是0-1。
本发明中,提出过多转向、不足转向、反转向状态下比例控制参数因子计算方法,以实时调节控制参数,实现稳定的横摆闭环控制功能。
实施例二
本发明实施例二还在于提供一种车辆,车辆的组件可以包括但不限于:车辆本体、一个或者多个处理器,存储器,连接不同系统组件(包括存储器和处理器)的总线。
存储器作为一种计算机可读存储介质,可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块,如本发明实施例中的自动泄压控制方法对应的程序指令。处理器通过运行存储在存储器中的软件程序、指令以及模块,从而执行车辆的各种功能应用以及数据处理,即实现上述的适时四驱系统的横摆控制方法。
存储器可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序;存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。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,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中,存储器可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至车辆。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
实施例三
本发明实施例三还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现一种适时四驱系统的横摆控制方法,该适时四驱系统的横摆控制方法包括如下步骤:
S100、横摆控制的启动条件判断:判断是否达到横摆控制的启动条件;
S200、目标横摆角速度计算:根据线性二自由度车辆模型,推导出目标横摆角速度ωr;
S300、横摆控制分动器接合扭矩计算:
Tclutch=Tclutch0+Tyawrate
Tyawrate=kp(ωtarget-ωreal)
kp=ksteerkcskυ
Tclutch为横摆控制需求的分动器接合扭矩;Tclutch0为基础分动器接合扭矩;Tyawrate为分动器横摆控制调节扭矩;ωtarget为车辆目标横摆角速度;ωreal为车辆实际横摆角速度;kp为比例控制系数;ksteer为转向系数;kcs为反转向系数;kυ为车速系数;
S400、控制参数调节:控制参数包括转向系数ksteer、反转向系数kcs及车速系数kυ。
当然,本发明实施例所提供的一种计算机可读存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的适时四驱系统的横摆控制方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述,所属领域的技术人员可以清楚地了解到,本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现,当然也可以通过硬件实现,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
上述实施例中,所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的,但并不局限于上述的划分,只要能够实现相应的功能即可;另外,各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分,并不用于限制本发明的保护范围。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种适时四驱系统的横摆控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
A、横摆控制的启动条件判断:判断是否达到横摆控制的启动条件;
B、目标横摆角速度计算:根据线性二自由度车辆模型,推导出目标横摆角速度ωr;
C、横摆控制分动器接合扭矩计算:
Tclutch=Tclutch0+Tyawrate
Tyawrate=kp(ωtarget-ωreal)
kp=ksteerkcskυ
Tclutch为横摆控制需求的分动器接合扭矩;Tclutch0为基础分动器接合扭矩;Tyawrate为分动器横摆控制调节扭矩;ωtarget为车辆目标横摆角速度;ωreal为车辆实际横摆角速度;kp为比例控制系数;ksteer为转向系数;kcs为反转向系数;kυ为车速系数;
D、控制参数调节:控制参数包括转向系数ksteer、反转向系数kcs及车速系数kυ。
3.根据权利要求2所述的适时四驱系统的横摆控制方法,其特征在于,所述步骤A中,车辆各信号包括车速信号、纵向加速度信号、侧向加速度信号、横摆角速度信号、转向盘转角信号。
5.根据权利要求1所述的适时四驱系统的横摆控制方法,其特征在于,所述步骤D中,转向系数ksteer的调节包括:
基于前驱的四驱系统中,ksteer为正值;
当车辆处于过多转向状态时,即|ωtarget|-|ωreal|≤ωa时,转向系数ksteer较大,Tyawrate为负值,减少后轴驱动扭矩;
当车辆处于不足转向状态时,即|ωtarget|-|ωreal|≥ωb时,转向系数ksteer较小,Tyawrate为正值,增加后轴驱动扭矩。
6.根据权利要求1所述的适时四驱系统的横摆控制方法,其特征在于,所述步骤D中,转向系数ksteer的调节还包括:
基于后驱的四驱系统中,转向系数ksteer为负值;
当车辆处于过多转向状态时,即|ωtarget|-|ωreal|≤ωa时,转向系数ksteer较大,Tyawrate为正值,减少后轴驱动扭矩;
当车辆处于不足转向状态时,即|ωtarget|-|ωreal|≥ωb时,转向系数ksteer较小,Tyawrate为负值,增加后轴驱动扭矩。
7.根据权利要求1所述的适时四驱系统的横摆控制方法,其特征在于,所述步骤D中,反转向系数kcs的取值范围是0-1。
8.根据权利要求1所述的适时四驱系统的横摆控制方法,其特征在于,所述步骤D中,车速系数kυ的调节包括:
车速υ≤υ3时,kυ=0;车速υ≥υ4时,kυ=1;υ3和υ4为车速门限值。
9.一种车辆,其特征在于,所述车辆包括:
一个或多个处理器;
存储器,用于存储一个或多个程序;
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-8中任一所述的适时四驱系统的横摆控制方法。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一所述的适时四驱系统的横摆控制方法。
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