CN114701483A - 四轮转向控制方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种四轮转向控制方法及相关设备，基于变化的前轴侧偏刚度及后轴侧偏刚度，对目标车辆进行四轮转向控制，提高四轮转向控制效果。该方法包括：接收目标车辆所对应的车辆信号；根据车辆信号确认目标车辆所对应的车辆信息；根据车辆信息确定目标车辆所对应的前轴侧偏刚度及目标车辆所对应的后轴侧偏刚度；根据车辆信息、前轴侧偏刚度、后轴侧偏刚度以及预设的变侧偏刚度车辆动力模型确定目标车辆所对应的理想车辆状态；根据车辆信息确定目标车辆所对应的估计车辆关键状态；根据车辆信息、理想车辆状态以及估计车辆关键状态确认目标车辆所对应的转角控制量；将转角控制量输出至目标车辆，以进行四轮转向控制。
Description
【技术领域】
本申请属于车四轮转向控制系统技术领域，特别涉及一种四轮转向控制方法、装置及存储介质。
【背景技术】
汽车转向是使汽车在转弯时产生重心的平移和绕着重心的转动，这两种运动的结合促使汽车完成了转向的过程。当汽车方向盘的转角和车速确定的时候，前轮转向汽车的行驶状态是单一的，转向时后轮不转向，转向中心在汽车的后轴的延长线上，而四轮转向汽车的行驶状态则可以对后轮进行转向操纵，控制后轮与前轮之间的角度，转向性能好，因此，四轮转向系统的应用越来越广泛。
目前的四轮转向系统，进行四轮转向控制时，采用固定的前轴侧偏刚度及后轴侧偏刚度，而汽车实际行驶时，在不同工况下，实际的轴侧偏刚度是变化的，特别是，在车速较快及方向盘转角较大时，轮胎进入非线性区，采用固定的前轴侧偏刚度及后轴侧偏刚度，四轮转向控制效果差。
【发明内容】
本申请的目的在于提供一种四轮转向控制方法、装置及存储介质，基于变化的前轴侧偏刚度及后轴侧偏刚度，对目标车辆进行四轮转向控制，提高四轮转向控制效果。
本申请实施例第一方面提供了一种四轮转向控制方法，包括：
接收目标车辆所对应的车辆信号；
根据所述车辆信号确认所述目标车辆所对应的车辆信息；
根据所述车辆信息确定所述目标车辆所对应的前轴侧偏刚度及所述目标车辆所对应的后轴侧偏刚度；
根据所述车辆信息、所述前轴侧偏刚度、所述后轴侧偏刚度以及预设的变侧偏刚度车辆动力模型确定所述目标车辆所对应的理想车辆状态；
根据所述车辆信息确定所述目标车辆所对应的估计车辆关键状态；
根据所述车辆信息、所述理想车辆状态以及所述估计车辆关键状态确认所述目标车辆所对应的转角控制量；
将所述转角控制量输出至所述目标车辆，以进行四轮转向控制。
一种可能的设计中，所述根据所述车辆信息确定所述目标车辆所对应的前轴侧偏刚度及所述目标车辆所对应的后轴侧偏刚度包括：
确认所述目标车辆所对应的侧偏刚度三维图；
根据所述车辆信息及所述侧偏刚度三维图确认所述前轴侧偏刚度及所述后轴侧偏刚度。
一种可能的设计中，所述车辆信息包括所述目标车辆所对应的转向盘转角及所述目标车辆所对应的纵向车速，所述确认所述目标车辆所对应的侧偏刚度三维图包括：
根据所述转向盘转角及所述纵向车速确认复杂车辆模型的横摆角速度和质心侧偏角；
根据所述转向盘转角及所述纵向车速确认单轨车辆模型的横摆角速度和质心侧偏角；
根据所述复杂车辆模型的横摆角速度和质心侧偏角及所述单轨车辆模型的横摆角速度和质心侧偏角确认所述前轴侧偏刚度及所述后轴侧偏刚度；
基于所述转向盘转角、所述纵向车速、所述前轴侧偏刚度及所述后轴侧偏刚度构建三维坐标系，以绘制所述侧偏刚度三维图。
一种可能的设计中，所述理想车辆状态包括稳态横摆角速度及稳态质心侧偏角，所述根据所述车辆信息、所述前轴侧偏刚度、所述后轴侧偏刚度以及预设的变侧偏刚度车辆动力模型确定所述目标车辆所对应的理想车辆状态包括：
通过如下公式计算所述稳态横摆角速度：
其中，
m为所述目标车辆所对应的整车质量,a为所述目标车辆所对应的质心到前轴的距离，b为所述目标车辆所对应的质心到后轴的距离，k1为所述前轴侧偏刚度，k2为所述后轴侧偏刚度，vx为所述目标车辆所对应的纵向车速，ωr为所述目标车辆所对应的横摆角速度；δ1为所述目标车辆所对应的前轮转角。
一种可能的设计中，所述估计车辆关键状态包括所述目标车辆所对应的估计横摆角速度、所述目标车辆所对应的估计质心侧偏角及所述目标车辆所对应的估计纵向车速，所述根据所述车辆信息确定估计车辆关键状态包括:
通过如下公式搭建三自由度车辆动力模型：
其中，ω1为所述估计横摆角速度，vx1为所述估计纵向车速，β1为所述估计质心侧偏角，ax为所述目标车辆所对应的纵向加速度，ay为所述目标车辆所对应的侧向加速度，δ为所述目标车辆所对应的主动转向角；
基于所述三自由度车辆动力模型，通过如下公式估计所述估计纵向车速、所述估计质心侧偏角及所述估计横摆角速度：
z(t)＝h(x(t),v(t))
其中，x为状态变量，x＝[ω1,β1,vx1]T,y为输出变量，y＝[ay]，u为控制变量，u＝[δ,ax]T，w为噪音变量，v为噪音变量，t为时间。
一种可能的设计中，所述根据所述车辆信息、所述理想车辆状态以及所述估计车辆关键状态确认所述目标车辆所对应的转角控制量还包括：
通过如下公式标定所述转角控制量：
其中，vvip为关键车速。
一种可能的设计中，所述根据所述车辆信息、所述理想车辆状态以及所述估计车辆关键状态确认所述目标车辆所对应的转角控制量还包括：
当达到第一反馈触发条件时，通过如下公式校正所述转角控制量：
δ2_β＝PID(β1)
当达到第二反馈触发条件时，通过如下公式校正所述转角控制量：
δFB_ω＝PID(ωd-ωr)
其中，ωd为期望横摆角速度，τ为一阶惯性迟滞时间，s为复数域复数变量。
本申请实施例第二方面提供了一种四轮转向控制系统，包括：
车辆信号映射模块，用于接收目标车辆所对应的车辆信号，并根据所述车辆信号确认所述目标车辆所对应的车辆信息；
模型参数辨识模块，用于根据所述车辆信息确定所述目标车辆所对应的前轴侧偏刚度及所述目标车辆所对应的后轴侧偏刚度；
变侧偏刚度车辆动力模型模块，用于根据所述车辆信息、所述前轴侧偏刚度、所述后轴侧偏刚度以及预设的变侧偏刚度车辆动力模型确定所述目标车辆所对应的理想车辆状态；
车辆关键状态估计模块，用于根据所述车辆信息确定所述目标车辆所对应的估计车辆关键状态；
控制器，用于根据所述车辆信息、所述理想车辆状态以及所述估计车辆关键状态确认所述目标车辆所对应的转角控制量，并将所述转角控制量输出至所述目标车辆，以进行四轮转向控制。
本申请实施例第三方面提供了一种计算机设备，其包括至少一个连接的处理器、存储器和收发器，其中，所述存储器用于存储程序代码，所述处理器用于调用所述存储器中的程序代码来执行上述各方面所述的视点宽度的确定方法的步骤。
本申请实施例第四方面提供了一种计算机存储介质，其包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的视点宽度的确定方法的步骤。
相对于相关技术，本申请提供的实施例中，根据所述目标车辆的工况，确定所述目标车辆所对应的前轴侧偏刚度及所述目标车辆所对应的后轴侧偏刚度，基于变化的所述前轴侧偏刚度及所述后轴侧偏刚度，搭建变侧偏刚度车辆动力模型，确定所述目标车辆所对应的理想车辆状态，同时确认所述估计车辆关键状态，通过对所述理想车辆状态的追踪，使得所述估计车辆关键状态与所述理想车辆状态偏差最小，确认所述目标车辆所对应的转角控制量，进而对所述目标车辆进行四轮转向控制，提高四轮转向控制效果。
【附图说明】
图1为本申请实施例提供的四轮转向控制方法的流程示意图；
图2为所述目标车辆所对应的前轴侧偏刚度及所述目标车辆所对应的后轴侧偏刚度辨识示意图；
图3为本申请实施例提供的四轮转向控制系统的虚拟结构示意图；
图4为本申请服务器的结构示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块，本申请中所出现的模块的划分，仅仅是一种逻辑上的划分，实际应用中实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合成或集成在另一个系统中，或一些特征向量可以忽略，或不执行，另外，所显示的或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块之间的间接耦合或通信连接可以是电性或其他类似的形式，本申请中均不作限定。并且，作为分离部件说明的模块或子模块可以是也可以不是物理上的分离，可以是也可以不是物理模块，或者可以分布到多个电路模块中，可以根据实际的需要选择其中的部分或全部模块来实现本申请方案的目的。
请参阅图1，为本申请实施例提供的四轮转向控制方法的流程示意图，包括：
101、接收目标车辆所对应的车辆信号。
在本实施例中，四轮转向控制系统可以通过所述目标车辆所对应的车辆总线接口(BSW Vehicle Controller Area Network Interface,BSW Vehicle CAN Interface)，自所述目标车辆所对应的车辆总线(Vehicle Controller Area Network,Vehicle CAN)接收所述车辆信号。
102、根据所述车辆信号确认所述目标车辆所对应车辆信息；
在本实施例中，所述四轮转向控制系统对所述车辆信号进行数据处理，确认所述车辆信息，所述数据处理包括但不限于单位转化、获取真实数值的处理、数据类型的转化及关键信号的的滤波处理。经过所述数据处理后，所述四轮转向控制系统可以调用所述车辆信息，完成信号适配。具体的，所述单位转化可以包括角单位转化及速度单位转化，例如角度与弧度的转化、km/h与m/s的转化等等；所述获取真实数值的处理可以采用Real_value＝value+offset,所述关键信号的滤波处理可以采用一阶低通滤波。
所述车辆信息包括但不限于所述目标车辆所对应的整车质量、所述目标车辆所对应的质心到前轴的距离、所述目标车辆所对应的质心到后轴的距离、所述目标车辆所对应的纵向车速、所述目标车辆所对应的侧向车速、所述目标车辆所对应的转向盘转角及所述目标车辆所对应的主动转向角。
需要说明的是，所述主动转向角可以为所述目标车辆所对应的前轮转角，也可以为所述目标车辆所对应的后轮转角。
103、根据所述车辆信息确定所述目标车辆所对应的前轴侧偏刚度及所述目标车辆所对应的后轴侧偏刚度。
请参阅图2，为所述目标车辆所对应的前轴侧偏刚度及所述目标车辆所对应的后轴侧偏刚度辨识示意图。在本实施例中，所述根据所述车辆信息确定所述目标车辆所对应的前轴侧偏刚度及所述目标车辆所对应的后轴侧偏刚度包括：
A01、确认所述目标车辆所对应的侧偏刚度三维图。
在本实施例中，所述确认所述目标车辆所对应的侧偏刚度三维图包括：
根据所述转向盘转角及所述纵向车速确认复杂车辆模型的横摆角速度和质心侧偏角；
根据所述转向盘转角及所述纵向车速确认单轨车辆模型的横摆角速度和质心侧偏角；
根据所述复杂车辆模型的横摆角速度和质心侧偏角及所述单轨车辆模型的横摆角速度和质心侧偏角确认所述前轴侧偏刚度及所述后轴侧偏刚度；
基于所述转向盘转角、所述纵向车速、所述前轴侧偏刚度及所述后轴侧偏刚度构建三维坐标系，以绘制所述侧偏刚度三维图。
其中，可以采用所述复杂车辆模型的横摆角速度和质心侧偏角及所述单轨车辆模型的横摆角速度和质心侧偏角偏差的平方和构造适应度函数，采用最小二乘算法辨识出所述前侧偏刚度及所述后轴侧偏刚度。
需要说明的是，所述侧偏刚度三维图可以预先绘制存储，以备所述目标车辆实际行驶时调用。
还需要说明的是，不同路面会影响所述前轴侧偏刚度及所述后轴侧偏刚度，可绘制不同所述路面的侧偏刚度三维图。
A02、根据所述车辆信息及侧偏刚度三维图确认所述前轴侧偏刚度及所述后轴侧偏刚度。
在本实施例中，可以根据所述转向盘转角及所述纵向车速，查询所述侧偏刚度三维图插值获取所述前轴侧偏刚度及所述后轴侧偏刚度。
需要说明的是，所述目标车辆在实际行驶中，所述转向盘转角及所述纵向车速是变化的，因此，所述前轴侧偏刚度及所述后轴侧偏刚度，是根据所述目标车辆所对应的工况实时确认的，反映的是所述目标车辆当前所对应的所述前轴侧偏刚度及所述后轴侧偏刚度。当所述路面、所述转向盘转角及所述纵向车速变化时，即更新所述前轴侧偏刚度及所述后轴侧偏刚度。
104、根据所述车辆信息、所述前轴侧偏刚度、所述后轴侧偏刚度以及预设的变侧偏刚度车辆动力模型确定所述目标车辆所对应的理想车辆状态；
在本实施例中，预设的所述变侧偏刚度车辆动力模型为：
其中，m为所述目标车辆所对应的整车质量,a为所述目标车辆所对应的质心到前轴的距离，b为所述目标车辆所对应的质心到后轴的距离，k1为所述前轴侧偏刚度，k2为所述后轴侧偏刚度，β为所述目标车辆所对应的质心侧偏角，vx为所述目标车辆所对应的纵向车速，vy为所述目标车辆所对应的侧向车速；ωr为所述目标车辆所对应的横摆角速度，δ1为所述目标车辆所对应的前轮转角，δ2为所述目标车辆所述对应的后轮转角，Iz为所述目标车辆所对应的整车绕车辆坐标系Z轴的转动惯量。需要说明的是，所述车辆坐标系以所述目标车辆的车身方向为X轴，平行于底面且垂直于所述车身方向为Y轴，垂直于底面且垂直于所述车身方向为Z轴。
在本实施例中，所述理想车辆状态包括稳态横摆角速度，所述根据所述车辆信息以及预设的变侧偏刚度车辆动力模型确定所述目标车辆所对应的理想车辆状态包括：
根据所述变侧偏刚度车辆动力模型，通过如下公式计算所述稳态横摆角速度：
在本实施例中，所述理想车辆状态还包括稳态质心侧偏角，所述根据所述车辆信息以及预设的变侧偏刚度车辆动力模型确定所述目标车辆所对应的理想车辆状态还包括：
根据所述变侧偏刚度车辆动力模型，通过如下公式计算所述稳态质心侧偏角：
其中，
ωr)ss为所述稳态横摆角速度，β)ss为所述稳态质心侧偏角。
需要说明的是，当所述前轴侧偏刚度及所述后轴侧偏刚度随所述路面、所述转向盘转角及所述纵向车速变化而更新时，所述理想车辆状态随之更新，即所述稳态横摆角速度及所述稳态质心侧偏角随之更新。
105、根据所述车辆信息确定所述目标车辆所对应的估计车辆关键状态。
本实施例中，所述估计车辆关键状态包括所述目标车辆所对应的估计横摆角速度、所述目标车辆所对应的估计质心侧偏角及所述目标车辆所对应的估计纵向车速，所述根据所述车辆信息确定估计车辆关键状态包括:
通过如下公式搭建三自由度车辆动力模型：
其中，ω1为所述估计横摆角速度，vx1为所述估计纵向车速，β1为所述估计质心侧偏角，ax为所述目标车辆所对应的纵向加速度，ay为所述目标车辆所对应的侧向加速度，δ为所述目标车辆所对应的主动转向角。
基于所述三自由度车辆动力模型，通过如下公式估计所述估计车速、所述估计质心侧偏角及所述估计横摆角：
z(t)＝h(x(t),v(t))
其中，x为状态变量，x＝[ω1,β1,vx1]T,y为输出变量，y＝[ay]，u为控制变量，u＝[δ,ax]T，w为噪音变量，v为噪音变量，t为时间。
一步状态预测估计：
一步预测估计的误差协方差矩阵：
P(k|k-1)＝Φ(k)P(k-1|k-1)ΦT(k)+Q(k)
扩展卡尔曼滤波增益矩阵：
K(k)＝P(k|k-1)HT(k)[H(k)P(k|k-1)HT(k)+R(k)]-1
扩展卡尔曼滤波估计：
卡尔曼滤波估计的误差协方差矩阵：
P(k|k)＝[I-K(k)H(k)]P(k|k-1)
其中,k为离散时间。
需要说明的是，所述估计横摆角速度、所述估计质心侧偏角及所述估计纵向车速是对所述目标车辆行驶时的实际的横摆角速度、质心侧偏角及纵向车速的估计。本实施例中，所述目标车辆的纵向车速可以采用自所述车辆总线获取的纵向车速vx，也可以采用所述估计纵向车速vx1，本实施例上述及下述的纵向车速优先采用自所述车辆总线获取的纵向车速vx，当自所述车辆总线获取的纵向车速vx可靠性低时，采用所述估计纵向车速vx1，例如当所述目标车辆的实际纵向车速小于1km/h时，自所述车辆总线获取的纵向车速vx为零，此时就需采用所述估计纵向车速vx1。
106、根据所述车辆信息、所述理想车辆状态以及所述估计车辆关键状态确认所述目标车辆所对应的转角控制量。
在本实施例中，所述根据所述车辆信息、所述理想车辆状态以及所述估计车辆关键状态确认所述目标车辆所对应的转角控制量包括：
以零质心侧偏角为控制原则，通过如下公式标定所述转角控制量：
其中，vvip为关键车速，。
当达到第一反馈触发条件时，通过如下公式基于所述估计质心侧偏角β1校正所述转角控制量：
δ2_β＝PID(β1)
需要说明的是，在低速下，基于所述三自由度车辆动力模型，确认的所述估计车辆关键状态与所述目标车辆所对应的高精度整车模型匹配度高，采用所述估计质心侧偏角β1校正所述转角控制量。所述第一反馈触发条件为：所述纵向车速小于第一阈值且所述δ2|β＝0小于后轮转角约束参数，其中，因不同的车辆的动力学特性不同，不同车辆的所述第一阈值及所述后轮转角约束参数需经过测试评估后确认。具体来说，所述后轮转角约束参数表达的是所述目标车辆进行实际转角控制时受到的物理限制，即当校正的所述转角控制量在物理上无法实现，即无法触发所述估计质心侧偏角β1校正控制；通过测试所述估计车辆关键状态与所述目标车辆所对应的高精度整车模型的匹配度，确认所述第一阈值。
可以理解的是，在上述测试评估所述后轮转角约束参数和所述第一阈值后，所述后轮转角约束参数和所述第一阈值由人工综合考虑选定，例如安全系数等等。
当达到第二反馈触发条件时，通过如下公式基于所述稳态横摆角速度δr)ss校正所述转角控制量：
δFB_ω＝PID(ωd-ωr)
其中，ωd为期望横摆角速度，τ为一阶惯性迟滞时间，s为复数域复数变量。
需要说明的是，在高速下，为提高所述目标车辆的转向灵敏度，采用所述稳态横摆角速度校正所述转角控制量。所述第二反馈触发条件为：所述纵向车速大于第二阈值且所述δ2|β＝0小于所述后轮转角约束参数，其中，同上述，因不同的车辆的动力学特性不同，不同车辆的所述第二阈值也需经过测试评估后确认。
还需要说明的是，所述第一反馈触发条件及所述第二反馈触发条件触发的校正控制是协同工作的，具体来说，所述目标车辆在实际行驶时，可以既不达到所述第一反馈条件，也不达到所述第二反馈条件；也可以只达到所述第一反馈触发条件，触发所述估计质心侧偏角β1校正控制；也可以只达到所述第二反馈触发条件，触发所述稳态横摆角速度ωr)ss校正控制；还可以既达到所述第一反馈触发条件，又达到所述第二反馈触发条件，所述估计质心侧偏角β1校正控制和所述稳态横摆角速度ωr)ss校正控制协同工作，发挥作用，其中，可以同时达到所述第一反馈触发条件和所述第二反馈触发条件，也可以先后达到。
可以理解的是，上述确认所述转角控制量，是通过所述前轮转角确认所述后轮转角，本领域技术人员也可以通过所述后轮转角确认所述前轮转角，来确认所述转角控制量，计算方法基本相同，在此不再赘述。
在本实施例中，所述四轮转向控制方法还包括：
根据所述车辆信息确定道路参数，所述道路参数包括估计路面附着系数、估计横向坡度及估计纵向坡度。
本实施例通过所述道路参数对所述转角控制量进行补偿。所述根据所述车辆信息确定道路参数包括：
确认所述目标车辆当前行驶路面的路面类型，以获取所述估计路面附着系数；
获取所述目标车辆所对应的加速度，以确认所述估计纵向坡度；
获取所述目标车辆所对应的侧向力，以确认所述估计横向破坡度。
107、将所述转角控制量输出至所述目标车辆，以进行四轮转向控制。
在本实施例中，可以通过所述车辆总线接口将所述转角控制量输出至所述车辆总线，进而对所述目标车辆进行四轮转向控制。
需要说明的是，所述目标车辆在实际行驶时，所述转角控制量根据所述目标车辆的实际行驶状态实时更新，在执行步骤107时，达到所述第一反馈触发条件和/或所述第二反馈触发条件，也会触发所述校正控制。
相对于相关技术，本申请提供的实施例中，根据目标车辆的工况，确定所述目标车辆所对应的前轴侧偏刚度及所述目标车辆所对应的后轴侧偏刚度，基于变化的所述前轴侧偏刚度及所述后轴侧偏刚度，搭建变侧偏刚度车辆动力模型，确定所述目标车辆所对应的理想车辆状态，同时确认所述估计车辆关键状态，通过对所述理想车辆状态的追踪，使得估计车辆关键状态与所述理想车辆状态偏差最小，确认所述目标车辆所对应的转角控制量，进而对所述目标车辆进行四轮转向控制，提高四轮转向控制效果。
上面从四轮转向控制方法的角度对本申请实施例进行说明，下面从四轮转向控制系统的角度对本申请实施例进行说明。
请参阅图3，为本申请实施例提供的四轮转向控制系统的虚拟结构示意图，所述四轮转向控制系统200包括：
车辆信号映射模块201，用于接收目标车辆所对应的车辆信号，并根据所述车辆信号确认所述目标车辆所对应的车辆信息；
模型参数辨识模块202，用于根据所述车辆信息确定所述目标车辆所对应的前轴侧偏刚度及所述目标车辆所对应的后轴侧偏刚度；
变侧偏刚度车辆动力模型模块203，用于根据所述车辆信息、所述前轴侧偏刚度、所述后轴侧偏刚度以及预设的变侧偏刚度车辆动力模型确定所述目标车辆所对应的理想车辆状态；
车辆关键状态估计模块204，用于根据所述车辆信息确定所述目标车辆所对应的估计车辆关键状态；
控制器205，用于根据所述车辆信息、所述理想车辆状态以及所述估计车辆关键状态确认所述目标车辆所对应的转角控制量，并将所述转角控制量输出至所述目标车辆，以进行四轮转向控制。
需要说明的是，所述车辆信号映射模块201通过所述目标车辆所对应的车辆总线接口301，自所述目标车辆所对应的车辆总线302接收所述车辆信号。
在本实施例中，所述四轮转向控制系统200还包括：
道路参数估计模块206，用于根据所述车辆信息确定道路参数，所述道路参数包括估计路面附着系数、估计横向坡度及估计纵向坡度；
功能检测模块207，用于对所述四轮转向控制系统200的功能进行抑制控制、退出控制、禁止激活控制及报错控制；
状态管理模块208，用于根据所述车辆信息，在所述功能检测模块207控制下，确认所述控制器205是否运行，
在本实施例中，所述车辆信息还包括道路情况及驾驶员操作情况，具体而言，当驾驶员操作开启所述目标车辆的四轮转向功能时，所述控制器开始运行，当所述目标车辆于道路上遇障，驾驶员操作紧急避障时，所述控制器开始运行；
参数标定模块209，用于标定所述四轮转向控制系统200所对应的运行参数，
在本实施例中，所述运行参数包括控制器参数、阈值参数、滤波系数、时间常数及约束参数，所述控制器参数用于输入所述控制器205，所述阈值参数用于输入所述状态管理模块208，所述滤波系数用于输入所述车辆信号映射模块201，所述时间常数用于输入所述变侧偏刚度车辆动力模型模块203，所述约束参数用于输入所述控制器205；
关键信号冗余备份模块210，用于冗余备份所述车辆信息、所述理想车辆状态以及所述估计车辆关键状态，同时校验所述车辆信息、所述理想车辆状态以及所述估计车辆关键状态的有效性。
图4为本申请服务器的结构示意图，本实施例的服务器400包括至少一个处理器401，至少一个网络接口404或者其他用户接口403，存储器405，和至少一通信总线402。该服务器400可选的包含用户接口403，包括显示器，键盘或者点击设备。存储器405可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器405存储执行指令，当服务器400运行时，处理器401与存储器405之间通信，处理器401调用存储器405中存储的指令，以执行上述四轮转向控制方法。操作系统404，包含各种程序，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。
本申请实施例提供的服务器，其处理器401可以执行上述由四轮转向控制系统200所执行的操作，以实现四轮转向控制方法，其实现原理和技术效果类似，具体此处不再赘述。
本申请实施例还提供一种计算机可读介质，包含计算机执行指令，计算机执行指令能够使服务器执行上述实施例描述的四轮转向控制方法，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
另外需说明的是，以上所描述的装置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。另外，本申请提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下，凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是，对本申请而言更多情况下软件程序实现是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请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，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘、U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等，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)执行本申请各个实施例所述的方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。
所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离。
Claims (10)
1.一种四轮转向控制方法，其特征在于，包括：
接收目标车辆所对应的车辆信号；
根据所述车辆信号确认所述目标车辆所对应的车辆信息；
根据所述车辆信息确定所述目标车辆所对应的前轴侧偏刚度及所述目标车辆所对应的后轴侧偏刚度；
根据所述车辆信息、所述前轴侧偏刚度、所述后轴侧偏刚度以及预设的变侧偏刚度车辆动力模型确定所述目标车辆所对应的理想车辆状态；
根据所述车辆信息确定所述目标车辆所对应的估计车辆关键状态；
根据所述车辆信息、所述理想车辆状态以及所述估计车辆关键状态确认所述目标车辆所对应的转角控制量；
将所述转角控制量输出至所述目标车辆，以进行四轮转向控制。
2.根据权利要求1所述的四轮转向控制方法，其特征在于，所述根据所述车辆信息确定所述目标车辆所对应的前轴侧偏刚度及所述目标车辆所对应的后轴侧偏刚度包括：
确认所述目标车辆所对应的侧偏刚度三维图；
根据所述车辆信息及所述侧偏刚度三维图确认所述前轴侧偏刚度及所述后轴侧偏刚度。
3.根据权利要求2所述的四轮转向控制方法，其特征在于，所述车辆信息包括所述目标车辆所对应的转向盘转角及所述目标车辆所对应的纵向车速，所述确认所述目标车辆所对应的侧偏刚度三维图包括：
根据所述转向盘转角及所述纵向车速确认复杂车辆模型的横摆角速度和质心侧偏角；
根据所述转向盘转角及所述纵向车速确认单轨车辆模型的横摆角速度和质心侧偏角；
根据所述复杂车辆模型的横摆角速度和质心侧偏角及所述单轨车辆模型的横摆角速度和质心侧偏角确认所述前轴侧偏刚度及所述后轴侧偏刚度；
基于所述转向盘转角、所述纵向车速、所述前轴侧偏刚度及所述后轴侧偏刚度构建三维坐标系，以绘制所述侧偏刚度三维图。
4.根据权利要求1所述的四轮转向控制方法，其特征在于，所述理想车辆状态包括稳态横摆角速度及稳态质心侧偏角，所述根据所述车辆信息、所述前轴侧偏刚度、所述后轴侧偏刚度以及预设的变侧偏刚度车辆动力模型确定所述目标车辆所对应的理想车辆状态包括：
通过如下公式计算所述稳态横摆角速度：
其中，
m为所述目标车辆所对应的整车质量，a为所述目标车辆所对应的质心到前轴的距离，b为所述目标车辆所对应的质心到后轴的距离，k1为所述前轴侧偏刚度，k2为所述后轴侧偏刚度，vX为所述目标车辆所对应的纵向车速，ωr为所述目标车辆所对应的横摆角速度；δ1为所述目标车辆所对应的前轮转角。
5.根据权利要求4所述的四轮转向控制方法，其特征在于，所述估计车辆关键状态包括所述目标车辆所对应的估计横摆角速度、所述目标车辆所对应的估计质心侧偏角及所述目标车辆所对应的估计纵向车速，所述根据所述车辆信息确定估计车辆关键状态包括：
通过如下公式搭建三自由度车辆动力模型：
其中，ω1为所述估计横摆角速度，vx1为所述估计纵向车速，β1为所述估计质心侧偏角，ax为所述目标车辆所对应的纵向加速度，ay为所述目标车辆所对应的侧向加速度，δ为所述目标车辆所对应的主动转向角；
基于所述三自由度车辆动力模型，通过如下公式估计所述估计质心侧偏角：
z(t)＝h(x(t)，v(t))
其中，x为状态变量，x＝[ω1，β1，vx1]T，y为输出变量，y＝[ay]，u为控制变量，u＝[δ，ax]T，w为噪音变量，v为噪音变量，t为时间。
6.根据权利要求5所述的四轮转向控制方法，其特征在于，所述根据所述车辆信息、所述理想车辆状态以及所述估计车辆关键状态确认所述目标车辆所对应的转角控制量还包括：
通过如下公式标定所述转角控制量：
其中，vvip为关键车速。
7.根据权利要求6所述的四轮转向控制方法，其特征在于，所述根据所述车辆信息、所述理想车辆状态以及所述估计车辆关键状态确认所述目标车辆所对应的转角控制量还包括：
当达到第一反馈触发条件时，通过如下公式校正所述转角控制量：
δ2_β＝PID(β1)
当达到第二反馈触发条件时，通过如下公式校正所述转角控制量：
δFB_ω＝PID(ωd-ωr)
其中，ωd为期望横摆角速度，τ为一阶惯性迟滞时间，s为复数域复数变量。
8.一种四轮转向控制系统，其特征在于，包括：
车辆信号映射模块，用于接收目标车辆所对应的车辆信号，并根据所述车辆信号确认所述目标车辆所对应的车辆信息；
模型参数辨识模块，用于根据所述车辆信息确定所述目标车辆所对应的前轴侧偏刚度及所述目标车辆所对应的后轴侧偏刚度；
变侧偏刚度车辆动力模型模块，用于根据所述车辆信息、所述前轴侧偏刚度、所述后轴侧偏刚度以及预设的变侧偏刚度车辆动力模型确定所述目标车辆所对应的理想车辆状态；
车辆关键状态估计模块，用于根据所述车辆信息确定所述目标车辆所对应的估计车辆关键状态；
控制器，用于根据所述车辆信息、所述理想车辆状态以及所述估计车辆关键状态确认所述目标车辆所对应的转角控制量，并将所述转角控制量输出至所述目标车辆，以进行四轮转向控制。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：
至少一个连接的处理器、存储器和收发器，其中，所述存储器用于存储程序代码，所述处理器用于调用所述存储器中的程序代码来执行上述权利要求1至7中任一项所述的四轮转向控制方法。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，包括：
指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行权利要求1至7中任一项所述的四轮转向控制方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202210291909.1A CN114701483A (zh) | 2022-03-23 | 2022-03-23 | 四轮转向控制方法、装置及存储介质 |
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