CN117719518A - 轮胎力控制方法、装置、车载控制器和可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种轮胎力控制方法、装置、车载控制器和可读存储介质，包括：获得目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力；基于所述目标轮胎纵向力和所述目标轮胎侧向力，确定目标车轮转速；依据预设控制周期获得车轮当前控制周期的实际车轮转速；基于所述目标车轮转速与所述实际车轮转速，确定目标车轮转角值；基于所述目标车轮转角值调整车轮，以使得车轮实际车轮转速跟踪所述目标车轮转速。

Description

轮胎力控制方法、装置、车载控制器和可读存储介质

技术领域

本申请涉及运动控制领域，更具体的说，是涉及一种轮胎力控制方法、装置、车载控制器和可读存储介质。

背景技术

高性能车辆轨迹跟踪控制技术是下一代智能车辆底盘的核心技术，要求控制算法能够准确的跟踪任意动力学可行的参考轨迹，以使得智能车辆的机动性达到并超过人类驾驶水平，使运载更加高效、紧急工况下更加安全、以及驾驶更有乐趣。上述需求推动了反馈线性化这一非线性控制技术在车辆运动控制领域的发展。应用基于反馈线性化的控制律要求其下位控制器能够直接控制车辆轮胎与地面间产生的力的大小与方向，称为轮胎力直接控制，即以车轮(除了一般意义上的单个车轮，还包含广义的车轮，因为同轴左右侧轮胎工作状态差异较小，有时用一个车轮代表这一车轴，即简化为单轨自行车，这一车轮即为一种广义的车轮)的目标纵向力与侧向力为输入，轮胎力直接控制算法计算得到能够使轮胎产生该目标轮胎力的侧偏角与滑移率，并将该侧偏角与滑移率发送给执行器，由执行器实现该侧偏角与滑移率。

现有轮胎力直接控制方法多为开环控制，即基于对轮胎模型求逆实现。给定侧偏角与滑移率，预测轮胎力的轮胎模型为：F＝f(α,κ；P)

其中，α为轮胎侧偏角，κ为轮胎滑移率，P代表其余决定轮胎工作特性的参数，F＝[F_x,F_y]^T为由轮胎纵向力F_x与侧向力F_y组成的向量，f是轮胎力的数学模型，以侧偏角α和滑移率κ作为输入，输出轮胎纵向力F_x与侧向力F_y。

现有技术中，在轮胎力直接控制算法中，需以目标轮胎力作为输入，目标轮胎侧偏角与滑移率作为输出。与轮胎模型的输入输出恰好相反，因此对轮胎模型求逆得f^-1即可实现由目标轮胎力计算得到目标轮胎侧偏角与滑移率。但是，基于模型求逆的开环控制方式的控制精度依赖于建模与状态测量的准确度，而建模与状态测量的误差不可避免，而且，轮胎模型在求逆过程中也会产生各种误差。

在轮胎力直接控制方法中引入反馈能够缓解上述误差所带来的影响，但是，这需要能够获取当前实时的轮胎力。对于轮胎力的测量目前没有能够用于量产车中的技术方案，同时轮胎力的估计算法目前也尚无成熟的方案。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种轮胎力控制方法、装置、车载控制器和可读存储介质，如下：

一种轮胎力控制方法，包括：

获得目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力；

基于所述目标轮胎纵向力和所述目标轮胎侧向力，确定目标车轮转速；

依据预设控制周期获得车轮当前控制周期的实际车轮转速；

基于所述目标车轮转速与所述实际车轮转速，确定目标车轮转角值；

基于所述目标车轮转角值调整车轮，以使得车轮实际车轮转速跟踪所述目标车轮转速。

可选的，上述的轮胎力控制方法，其特征在于，所述依据预设控制周期获得车轮当前控制周期的实际车轮转速之前，还包括：

基于所述目标轮胎纵向力确定车轮转动力矩；

基于所述车轮转动力矩控制车轮转动。

可选的，上述的轮胎力控制方法，其特征在于，所述基于所述目标轮胎纵向力和所述目标轮胎侧向力，确定目标车轮转速，包括：

基于所述目标轮胎纵向力与目标轮胎侧向力，确定目标轮胎力方向，所述目标轮胎力由所述目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力组成；

获得车体运行信息、车体参数和当前车轮转角值；所述车体运行信息包括车体横向运动速度、车体纵向运动速度和当前横摆角速度，所述车体参数包括车辆质心到前轴距离、车辆质心到后轴距离、轮距、车轮半径；

依据所述车体运行信息和所述车体参数，分别计算得到车辆前轮和后轮的车轮中心速度，所述车轮中心速度包括速度值和方向；

依据所述目标轮胎力方向、所述车轮中心速度、所述车轮半径、所述当前车轮转角值确定目标车轮转速。

可选的，上述的轮胎力控制方法，其特征在于，所述依据所述车体运行信息和车体参数，分别计算得到车辆前轮和后轮的车轮中心速度，包括：

基于第一预设公式以及所述车体运行信息和车体参数，分别计算得到车轮前轮和后轮的车轮中心速度值，

所述第一预设公式如下：

基于第二预设公式以及所述车体运行信息、车体参数和当前横摆角速度，分别计算得到车轮前轮和后轮的车轮中心速度方向，

所述第二预设公式如下：

其中，表示车轮中心速度值，β_w表示车轮中心速度/>的方向，u表示车体纵向运动速度，v表示车体横向运动速度，r表示横摆角速度，a表示车辆质心到前轴距离，b表示车辆质心到后轴距离，t表示轮距。

可选的，上述的轮胎力控制方法，其特征在于，所述依据所述目标轮胎力方向、所述车轮中心速度、所述车轮半径、所述当前车轮转角值确定目标车轮转速，包括：

基于第三预设公式以及所述目标轮胎力方向、所述车轮中心速度、所述车轮半径、所述当前车轮转角值确定目标车轮转速，

所述第三预设公式如下：

其中，ω_des表示目标车轮转速，表示车轮中心速度值，β_w表示车轮中心速度/>的方向，R表示车轮半径，γ表示目标轮胎力方向，δ表示当前车轮转角值。

可选的，上述的轮胎力控制方法，其特征在于，基于所述目标车轮转速与所述实际车轮转速，确定目标车轮转角值之后，还包括：

基于所述目标车轮转角值确定下一周期的当前车轮转角值，返回执行所述获得车体运行信息、车体参数和当前车轮转角值步骤。

可选的，上述的轮胎力控制方法，其特征在于，所述基于所述目标车轮转速与所述实际车轮转速，确定目标车轮转角值，包括：

获得比例积分控制器系数；

基于所述目标车轮转速与所述实际车轮转速确定轮速差值；

基于预设比例积分公式和所述轮速差值所述比例积分控制器系数，确定目标车轮转角值；

所述预设比例积分公式如下：

其中，δ_des是目标车轮转角值，e_ω是轮速差值，k_c与τ₁分别是比例积分控制器的比例系数和积分系数。

一种轮胎力控制装置，包括：

第一获得模块，用于获得目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力；

第一确定模块，用于基于所述目标轮胎纵向力和所述目标轮胎侧向力，确定目标车轮转速；

第二获得模块，用于依据预设控制周期获得车轮当前控制周期的实际车轮转速；

第二确定模块，用于基于所述目标车轮转速与所述实际车轮转速，确定目标车轮转角值；

调整模块，用于基于所述目标车轮转角值调整车轮，以使得车轮实际车轮转速跟踪所述目标车轮转速。

一种车载控制器，包括：存储器、处理器；

其中，存储器存储有处理程序；所述处理器用于加载并执行所述存储器存储的所述处理程序，以实现如上述任一项所述的轮胎力控制方法的各步骤。

一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器调用并执行，实现如上述任一项所述的轮胎力控制方法的各步骤。

综上，本实施例提供的一种轮胎力控制方法、装置、车载控制器和可读存储介质，包括：获得目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力；基于所述目标轮胎纵向力和所述目标轮胎侧向力，确定目标车轮转速；依据预设控制周期获得车轮当前控制周期的实际车轮转速；基于所述目标车轮转速与所述实际车轮转速，确定目标车轮转角值；基于所述目标车轮转角值调整车轮，以使得车轮实际车轮转速跟踪所述目标车轮转速。本实施例中，将车辆的目标轮胎纵向力和目标轮侧向力转化为目标车轮转速，基于实际车轮转速以及该目标车轮转速确定目标车轮转角值，基于目标车轮转角值反馈修正跟踪目标车轮转速的目的，实现闭环跟踪对于轮胎力的控制。由于在轮胎力直接控制中引入了反馈机制，相较于基于模型求逆的轮胎力直接控制方法，能够减小误差，提升轮胎力直接控制的控制精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的一种轮胎力控制方法实施例1的流程图；

图2是本申请提供的一种轮胎力控制方法实施例2的流程图；

图3是本申请提供的一种轮胎力控制方法实施例3的流程图；

图4是本申请提供的一种轮胎力控制方法实施例3中轮胎控制示意图；

图5是本申请提供的一种轮胎力控制方法实施例4的流程图；

图6是本申请提供的一种轮胎力控制方法实施例5的流程图；

图7是本实施例中提供的一种轮胎力控制方法的应用场景示意图；

图8是本申请中提供的一种轮胎力控制方法应用场景中测试结果示意图；

图9是本申请中提供的一种轮胎力控制装置实施例的结构示意图。

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。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示的，为本申请提供的一种轮胎力控制方法实施例1的流程图，该方法应用于一车载控制器，该方法包括以下步骤：

步骤S101：获得目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力；

具体的，该目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力组合得到对于轮胎施加的目标力，该力是用于控制车辆转动，以实现控制车辆移动。

具体的，该对于轮胎施加的力可以是上层运动控制及轮胎力分配模块输入的力。

步骤S102：基于目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力，确定目标车轮转速；

其中，先基于该目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力进行确定目标车辆的转速，以基于该目标车轮转速控制车轮的车轮转动。

需要说明的是，由于车辆轮胎在于地面的摩擦力等力的影响下，导致车轮实际的转速可能与该目标车轮转速不同，本实施例中，将轮胎力转换为目标车轮转速，通过转动和驱动车轮根据车轮的实际转速进行反馈调节，实现闭环跟踪对于轮胎力的控制。

需要说明的是，后续实施例中针对该确定目标车轮转速的过程进行详细说明，本实施例中不做详述。

步骤S103：依据预设控制周期获得车轮当前控制周期的实际车轮转速；

其中，设置控制周期，在每个控制周期对于车轮运动进行控制，以实现周期性的轮胎力控制。

其中，车轮处设置有传感器，该传感器用于检测车轮的转速。

具体的，获取该车轮处设置的传感器检测到的实际车轮转速。

步骤S104：基于目标车轮转速与实际车轮转速，确定目标车轮转角值；

其中，该目标车轮转速是用于控制车轮转动的目标值，目标车轮转速是车轮实际转动值，基于实际车轮转速于目标车轮转速，可以确定车轮的待调整的转速，基于该待调整的转速确定目标车轮转角值。

具体的，该目标车轮转角值是用于修正车轮转速的，以实现跟踪目标转速。

步骤S105：基于目标车轮转角值调整车轮，以使得车轮实际车轮转速跟踪目标车轮转速。

其中，在确定了目标车轮转角值后，基于该目标车轮转角值调整车轮的转角，使得车轮与地面的接触角度变化，进而使得该车轮的转速受到影响，达到实际车轮转速跟踪目标车轮转速。

具体的，该根据该目标车轮转角值调整车轮转角，使得车轮转速变化，以跟踪目标车轮转速，而且由于是周期进行调整跟踪，实现了对于轮速过程的动态调整。

综上，本实施例提供的一种轮胎力控制方法，将车辆的目标轮胎纵向力和目标轮侧向力转化为目标车轮转速，基于实际车轮转速以及该目标车轮转速确定目标车轮转角值，基于目标车轮转角值反馈修正跟踪目标车轮转速的目的，实现闭环跟踪对于轮胎力的控制。由于在轮胎力直接控制中引入了反馈机制，相较于基于模型求逆的轮胎力直接控制方法，能够减小误差，提升轮胎力直接控制的控制精度。

如图2所示的，为本申请提供的一种轮胎力控制方法实施例2的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S201：获得目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力；

步骤S202：基于目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力，确定目标车轮转速；

其中，步骤S201-202与实施例1中的相应步骤一致，本实施例中不做赘述。

步骤S203：基于目标轮胎纵向力确定车轮转动力矩；

具体的，依据车轮转动动力学，可以基于目标轮胎纵向力确定在该目标轮胎纵向力的作用下的车轮转动力矩，该公式如下所示：

T_des＝F_x,desR (1)

其中，T_des表示车轮转动力矩，F_x,des表示目标轮胎纵向力，R表示车轮半径。

步骤S204：基于车轮转动力矩控制车轮转动；

其中，将该车轮转动力矩施加到车轮，以使得车轮相应转动。

其中，车轮在目标车轮转角和车轮转动力矩的双重控制下转动。

步骤S205：依据预设控制周期获得车轮当前控制周期的实际车轮转速；

步骤S206：基于目标车轮转速与实际车轮转速，确定目标车轮转角值；

步骤S207：基于目标车轮转角值调整车轮，以使得车轮实际车轮转速跟踪目标车轮转速。

其中，步骤S205-207与实施例1中的相应步骤一致，本实施例中不做赘述。

综上，本实施例提供的一种轮胎力控制方法，还基于目标轮胎纵向力确定车轮转动力矩控制车轮转动，实现基于轮胎力确定对轮胎所施加的车轮转动力矩，与目标车轮转速实现双重控制车轮转动。

如图3所示的，为本申请提供的一种轮胎力控制方法实施例3的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S301：获得目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力；

其中，步骤S301与实施例1中的相应步骤一致，本实施例中不做赘述。

步骤S302：基于目标轮胎纵向力与目标轮胎侧向力，确定目标轮胎力方向；

其中，目标轮胎力由目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力组成。

具体的，本实施例中，采用的是轮胎模型中的轮胎联合滑移理论，基于目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力确定目标车轮转速。

其中，该目标轮胎力是由目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力组成的轮胎力。

其中，该目标轮胎力方向能够由目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力确定，公式如下所示：

其中，γ表示目标轮胎力方向，F_x,des表示目标轮胎纵向力，F_y,des表示目标轮胎侧向力。

步骤S303：获得车体运行信息、车体参数和当前车轮转角值；

其中，车体运行信息包括车体横向运动速度、车体纵向运动速度和当前横摆角速度，车体参数包括车辆质心到前轴距离、车辆质心到后轴距离、轮距、车轮半径。

其中，车体运行信息中的车体的纵向移动速度、横向移动速度，可以是由外界模块提供的，该横摆角速度、当前车轮转角值具体是由传感器测量得到。

步骤S304：依据车体运行信息、车体参数和当前横摆角速度，分别计算得到车辆前轮和后轮的车轮中心速度，车轮中心速度包括速度值和方向；

其中，基于轮胎联合滑移理论，结合车体运行信息、车体参数以及当前车轮转角值以及目标轮胎力方向确定目标车轮转速。

首先，针对前轮和后轮，采用不同的车体参数进行确定车轮中心速度，然后基于该车轮中心速度确定目标车轮转速。

具体的，轮胎力的方向是轮胎接地点相对于地面运动速度的反方向。

其中，该目标轮胎是目标控制的轮胎，该目标轮胎可以是前轮轮胎和/或后轮轮胎，只能对不同的轮胎采用的车体参数不同。

其中，该车轮中心速度包括：车轮中心速度值和车轮中心速度防线。

具体的，基于第一预设公式以及车体运行信息、车体参数和当前横摆角速度，分别计算得到车轮前轮和后轮的车轮中心速度值，

第一预设公式如下：

其中，表示车轮中心速度值，u表示车体纵向运动速度，v表示车体横向运动速度，r表示横摆角速度，a表示车辆质心到前轴距离，b表示车辆质心到后轴距离，t表示轮距。

具体的，基于第二预设公式以及车体运行信息、车体参数和当前横摆角速度，分别计算得到车轮前轮和后轮的车轮中心速度方向，

第二预设公式如下：

其中，β_w表示车轮中心速度的方向，u表示车体纵向运动速度，v表示车体横向运动速度，r表示横摆角速度，a表示车辆质心到前轴距离，b表示车辆质心到后轴距离，t表示轮距。

需要说明的是，上述公式(3)和(4)中当采用ISO(InternationalOrganization for Standardization，国际标准化组织)车辆坐标系时，计算左侧车轮时为负，计算右侧车轮时为正。

具体的，根据上述公式(3)和(4)以及获得的车体运行信息、车体参数即可确定目标轮胎的车轮中心速度方向以及车轮中心速度值。

步骤S305：依据目标轮胎力方向、车轮中心速度、车轮半径、当前车轮转角值确定目标车轮转速；

其中，根据目标轮胎力(由目标轮胎纵向力与目标轮胎侧向力组成)的方向可以确定目标车轮转速。

本实施例中，该目标轮胎力的方向是轮胎接地点相对于地面运动速度的反方向。

具体的，基于第三预设公式以及目标轮胎力方向、车轮中心速度、车轮半径、当前车轮转角值确定目标车轮转速，

第三预设公式如下：

其中，ω_des表示目标车轮转速，表示车轮中心速度值，β_w表示车轮中心速度/>的方向，R表示车轮半径，γ表示目标轮胎力方向，δ表示当前车轮转角值。

如图4所示是轮胎控制示意图，该图中以F表示目标轮胎力，V_travel表示轮胎接地点相对于地面运动速度，V_c表示车轮中心速度，γ表示目标轮胎力方向(是与轮胎中心方向的夹角)。

其中，轮胎接地点相对于地面运动速度与车轮中心速度之间具有如下关系：

其中，该图4中分别以虚线箭头表示V_c和ω_desR的方向。

需要说明的是，本实施例中，仅使用了名义轮胎模型中的联合滑移理论部分，因此所需标定的参数的数量减少，受到名义轮胎模型与真实轮胎行为间的偏差的影响也将降低。同时，由于所提出的方法对于路面附着与车轮垂向载荷这两项信息的使用不必需，因此可以降低甚至消除路面附着与车轮垂向载荷的估计值与真实值间误差对轮胎力直接控制的影响，提高了轮胎力控制的准确度。

步骤S306：依据预设控制周期获得车轮当前控制周期的实际车轮转速；

步骤S307：基于目标车轮转速与实际车轮转速，确定目标车轮转角值；

步骤S308：基于目标车轮转角值调整车轮，以使得车轮实际车轮转速跟踪目标车轮转速。

其中，步骤S305-307与实施例1中的相应步骤一致，本实施例中不做赘述。

综上，本实施例提供的一种轮胎力控制方法，车体运行信息包括车体横向运动速度、车体纵向运动速度和当前横摆角速度，车体参数包括车辆质心到前轴距离、车辆质心到后轴距离、轮距、车轮半径，基于车体运行信息、车体参数和当前车轮转角值先确定前后车轮的车轮中心速度，再基于该车轮中心速度、目标轮胎力方向、车轮半径以及当前车轮转角值确定目标轮胎转速，采用了轮胎滑移理论，能够确定轮胎力对应的目标车轮转速，采用了原有被求的轮胎模型中的部分，不需要引入新的模型，不会产生额外的对于建模与测量的准确性的依赖。

如图5所示的，为本申请提供的一种轮胎力控制方法实施例4的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S501：获得目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力；

步骤S502：基于目标轮胎纵向力与目标轮胎侧向力，确定目标轮胎力方向；

步骤S503：获得车体运行信息、车体参数和当前车轮转角值；

步骤S504：依据车体运行信息、车体参数和当前横摆角速度，分别计算得到车辆前轮和后轮的车轮中心速度，车轮中心速度包括速度值和方向；

步骤S505：依据目标轮胎力方向、车轮中心速度、车轮半径、当前车轮转角值确定目标车轮转速；

步骤S506：依据预设控制周期获得车轮当前控制周期的实际车轮转速；

步骤S507：基于目标车轮转速与实际车轮转速，确定目标车轮转角值；

步骤S508：基于目标车轮转角值调整车轮，以使得车轮实际车轮转速跟踪目标车轮转速；

其中，步骤S501-508与实施例3中的相应步骤一致，本实施例中不做赘述。

步骤S509：基于目标车轮转角值确定下一周期的当前车轮转角值，返回执行步骤S503。

其中，在本控制周期确定了目标车轮转角值后，基于该目标车轮转角值调整车轮的角度，该目标车轮转角值控制车轮的角度后，将本周期的目标车轮转角值反馈，以使得下一控制周期中，结合本周期的目标车轮转角值进行确定新一周期的目标车轮转角值。

具体的，由于车轮是基于该目标车轮转角值进行调整转角的，因此，可以将上一周期确定的目标车轮转角值结合上一周期检测得到的车轮转角值，确定下一周期的当前车轮转角值。

具体实施中，首个控制周期，可以通过检测的方式获得当前车轮转角值，后续控制周期中，可以基于上个周期的目标车轮转角值以及检测的当前车轮转角值作为下个周期的当前车轮转角值，实现了车轮转角值的反馈调节。

需要说明的是，由于采用反馈调节，车轮转角的目标值与实际值间的误差可被额外的一层外圈闭环控制进行修正。

综上，本实施例提供的一种轮胎力控制方法，基于目标车轮转速与实际车轮转速，确定目标车轮转角值之后，基于目标车轮转角值确定下一周期的当前车轮转角值，返回执行获得车体运行信息、车体参数和当前车轮转角值步骤。本实施例中，基于上一周期确定的目标车轮转角值确定下一周期的当前车轮转角值，实现了车轮转角值的反馈调节，提高了控制精确度。

如图6所示的，为本申请提供的一种轮胎力控制方法实施例5的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S601：获得目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力；

步骤S602：基于目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力，确定目标车轮转速；

步骤S603：依据预设控制周期获得车轮当前控制周期的实际车轮转速；

其中，步骤S601-603与实施例1中的相应步骤一致，本实施例中不做赘述。

步骤S604：获得比例积分控制器系数；

具体的，采用设定的控制器控制车轮转角以实现跟踪目标车轮转速，不同的控制器或者不同的控制参数，能够实现不同的确定目标车轮转角值的方式，不同的确定方式仅对于轮速跟踪过程的动态响应特性产生影响。

其中，先获得控制器参数，以使得控制器基于该控制器参数进行确定目标车轮转角值。

本实施例中，该控制器采用比例-积分(PI，proportional integral)控制器，相应的，获得该比例积分控制器的是比例积分系数。

需要说明的是，该控制器参数可以根据实际情况进行设置，本申请中不对其具体取值做限制。

步骤S605：基于目标车轮转速与实际车轮转速确定轮速差值；

其中，将目标车轮转速与实际车轮转速做差，得到轮速差值。

本实施例中，采用如下公式计算轮速差值：

e_ω＝ω_des-ω_m (7)

其中，e_ω表示轮速差值，ω_des表示目标车轮转速，ω_m表示实际车轮转速。

步骤S606：基于预设比例积分公式和轮速差值比例积分控制器系数，确定目标车轮转角值；

其中，基于该控制器参数设定控制器，将该轮速差值输入设定好的控制器中，该控制器输出目标车轮转角值。

其中，该预设比例积分公式如下：

其中，δ_des是目标车轮转角值，e_ω是目标车轮转速与实际车轮转速之差，k_c与τ₁分别是控制器的比例系数和积分系数，本申请中不对其具体取值做限制。。

当然，确定目标车轮转角值的方式不限制于上述示例，具体实施中，可以采用其他计算方式基于目标车轮转速与实际车轮转速确定目标车轮转角值。

步骤S607：基于目标车轮转角值调整车轮，以使得车轮实际车轮转速跟踪目标车轮转速。

其中，步骤S607与实施例1中的相应步骤一致，本实施例中不做赘述。

综上，本实施例提供的一种轮胎力控制方法，包括：依据计算得到的目标车轮转速与检测得到的实际车轮转速确定轮速差值，进而依据该轮速差值以及比例积分控制器系数和预设比例积分公式，确定目标车轮转角值，该过程中，除需要对车轮的实际车轮转速进行测量外，不需要任何额外的测量装置，也不依赖任何额外的对系统的建模。

图7所示的本申请中提供的一种轮胎力控制方法的应用场景示意图，该应用场景中包括轮胎联合滑移理论模块701、轮速控制器702、车轮转动动力学模块703以及车轮704。

其中，目标轮胎纵向力F_x,des和目标轮胎侧向力F_y,des输入轮胎联系滑移理论模块701，该轮胎联系滑移理论模块701还输入检测到的车体纵向运动速度u、车体横向运动速度v以及r横摆角速度，根据输入的数据，该轮胎联系滑移理论模块701输出目标车轮转速ω_des；轮速控制器702用于控制车轮转角以跟踪目标车轮转速，该目标车轮转速ω_des和车轮实际转速ω_m输入轮速控制器702，该论述控制器输出目标车轮转角值δ_des，该目标车轮转角值δ_des还反馈输入该轮胎联系滑移理论模块701，该目标车轮转角值δ_des控制车轮704的转角，以对于车轮704转向控制；该目标轮胎纵向力F_x,des输入车轮转动动力学模块703，该车轮转动动力学模块703输出车轮转动力矩T_des以控制车轮704实现驱动和制动；该车轮的实际车轮转速ω_m还反馈输入该轮速控制器702，以用于确定目标车轮转角值。

如图8所示的是本申请中提供的一种轮胎力控制方法应用场景中测试结果示意图，其中，目标轮胎力的大小恒为2000N(牛)，目标轮胎力的方向在时间t为0.2s、1.2s、2.2s时分别切换至55°、60°、65°，即给定的目标轮胎纵向力与侧向力分别为：

F_x,des＝1147N；F_y,des＝1638N(t＝0.2s～1.2s)

F_x,des＝1000N；F_y,des＝1734N(t＝1.2s～2.2s)

F_x,des＝845N；F_y,des＝1812N(t＝2.2s～3.2s)

如图8右侧图中点所示的是轮胎力目标工作点，该工作点对应于上述的三个目标轮胎力切换的时间点。

其中，图8左侧上图表示是的时间与轮胎力大小的关系，左侧下图表示的是时间与轮胎力方向的关系，右侧图表示的是轮胎力纵向力与轮胎侧向力之间的关系。

根据图8中所示的曲线图，能够表明，采用本申请中的轮胎力控制方法能够很好的跟踪轮胎力的目标值，并实际轮胎力(矢量)达到目标轮胎力(矢量)附近的响应时间较短，能够拥有理想的控制带宽。

与上述本申请提供的一种轮胎力控制方法实施例相对应的，本申请还提供了应用该轮胎力控制方法的装置实施例。

如图9所示的为本申请提供的一种轮胎力控制装置实施例的结构示意图，该装置包括以下结构：第一获得模块901、第一确定模块902、第二获得模块903、第二确定模块904和调整模块905；

其中，该第一获得模块901，用于获得目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力；

其中，该第一确定模块902，用于基于目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力，确定目标车轮转速；

其中，该第二获得模块903，用于依据预设控制周期获得车轮当前控制周期的实际车轮转速；

其中，该第二确定模块904，用于基于目标车轮转速与实际车轮转速，确定目标车轮转角值；

其中，该调整模块905，用于基于目标车轮转角值调整车轮，以使得车轮实际车轮转速跟踪目标车轮转速。

可选的，第一确定模块，包括：

第一确定单元，用于基于目标轮胎纵向力与目标轮胎侧向力，确定目标轮胎力方向，目标轮胎力由目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力组成；

获得单元，用于获得车体运行信息、车体参数和当前车轮转角值；

第二确定单元，用于基于车体运行信息、车体参数、当前车轮转角值以及目标轮胎力方向确定目标车轮转速。

可选的，还，依据预设控制周期获得车轮当前控制周期的实际车轮转速之前，还包括：

第三确定模块，用于基于目标轮胎纵向力确定车轮转动力矩；

控制模块，用于基于车轮转动力矩控制车轮转动。

可选的，第二确定单元，具体用于：

基于目标轮胎纵向力与目标轮胎侧向力，确定目标轮胎力方向，目标轮胎力由目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力组成；

获得车体运行信息、车体参数和当前车轮转角值；车体运行信息包括车体横向运动速度、车体纵向运动速度和当前横摆角速度，车体参数包括车辆质心到前轴距离、车辆质心到后轴距离、轮距、车轮半径；

依据车体运行信息和车体参数，分别计算得到车辆前轮和后轮的车轮中心速度，车轮中心速度包括速度值和方向；

依据目标轮胎力方向、车轮中心速度、车轮半径、当前车轮转角值确定目标车轮转速。

可选的，第二确定单元依据车体运行信息和车体参数，分别计算得到车辆前轮和后轮的车轮中心速度，包括：

基于第一预设公式以及车体运行信息和车体参数，分别计算得到车轮前轮和后轮的车轮中心速度值，

第一预设公式如下：

基于第二预设公式以及车体运行信息、车体参数和当前横摆角速度，分别计算得到车轮前轮和后轮的车轮中心速度方向，

第二预设公式如下：

其中，表示车轮中心速度值，β_w表示车轮中心速度/>的方向，u表示车体纵向运动速度，v表示车体横向运动速度，r表示横摆角速度，a表示车辆质心到前轴距离，b表示车辆质心到后轴距离，t表示轮距。

可选的，第二确定单元依据目标轮胎力方向、车轮中心速度、车轮半径、当前车轮转角值确定目标车轮转速，包括：

基于第三预设公式以及目标轮胎力方向、车轮中心速度、车轮半径、当前车轮转角值确定目标车轮转速，

第三预设公式如下：

其中，ω_des表示目标车轮转速，表示车轮中心速度值，β_w表示车轮中心速度/>的方向，R表示车轮半径，γ表示目标轮胎力方向，δ表示当前车轮转角值。

可选的，第二确定模块，还用于基于目标车轮转角值确定下一周期的当前车轮转角值，返回触发获得单元。

可选的，第二确定模块，具体用于：

获得比例积分控制器系数；

基于目标车轮转速与实际车轮转速确定轮速差值；

基于预设比例积分公式和轮速差值比例积分控制器系数，确定目标车轮转角值；

预设比例积分公式如下：

其中，δ_des是目标车轮转角值，e_ω是轮速差值，k_c与τ₁分别是比例积分控制器的比例系数和积分系数。

需要说明的是，本实施例中提供的一种轮胎力控制装置中的各个组成结构的功能解释，请参考前述方法实施例中的解释，本实施例中不做赘述。

综上，本实施例提供的一种轮胎力控制装置，将车辆的目标轮胎纵向力和目标轮侧向力转化为目标车轮转速，基于实际车轮转速以及该目标车轮转速确定目标车轮转角值，基于目标车轮转角值反馈修正跟踪目标车轮转速的目的，实现闭环跟踪对于轮胎力的控制。由于在轮胎力直接控制中引入了反馈机制，相较于基于模型求逆的轮胎力直接控制方法，能够减小误差，提升轮胎力直接控制的控制精度。

与上述本申请提供的一种轮胎力控制方法实施例相对应的，本申请还提供了与该轮胎力控制方法相应的车载控制器以及可读存储介质。

其中，该车载控制器，包括：存储器、处理器；

其中，存储器存储有处理程序；

处理器用于加载并执行存储器存储的处理程序，以实现如上述任一项的轮胎力控制方法的各步骤。

具体该电子设备的实现轮胎力控制方法，参考前述轮胎力控制方法实施例即可。

其中，该可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器调用并执行，实现如上述任一项的轮胎力控制方法的各步骤。

具体该可读存储介质存储的计算机程序执行实现轮胎力控制方法，参考前述轮胎力控制方法实施例即可。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例提供的装置而言，由于其与实施例提供的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所提供的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所提供的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种轮胎力控制方法，其特征在于，包括：

获得目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力；

基于所述目标轮胎纵向力和所述目标轮胎侧向力，确定目标车轮转速；

依据预设控制周期获得车轮当前控制周期的实际车轮转速；

基于所述目标车轮转速与所述实际车轮转速，确定目标车轮转角值；

基于所述目标车轮转角值调整车轮，以使得车轮实际车轮转速跟踪所述目标车轮转速。

2.根据权利要求1所述的轮胎力控制方法，其特征在于，所述依据预设控制周期获得车轮当前控制周期的实际车轮转速之前，还包括：

基于所述目标轮胎纵向力确定车轮转动力矩；

基于所述车轮转动力矩控制车轮转动。

3.根据权利要求1所述的轮胎力控制方法，其特征在于，所述基于所述目标轮胎纵向力和所述目标轮胎侧向力，确定目标车轮转速，包括：

基于所述目标轮胎纵向力与目标轮胎侧向力，确定目标轮胎力方向，所述目标轮胎力由所述目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力组成；

获得车体运行信息、车体参数和当前车轮转角值；所述车体运行信息包括车体横向运动速度、车体纵向运动速度和当前横摆角速度，所述车体参数包括车辆质心到前轴距离、车辆质心到后轴距离、轮距、车轮半径；

依据所述车体运行信息和所述车体参数，分别计算得到车辆前轮和后轮的车轮中心速度，所述车轮中心速度包括速度值和方向；

依据所述目标轮胎力方向、所述车轮中心速度、所述车轮半径、所述当前车轮转角值确定目标车轮转速。

4.根据权利要求3所述的轮胎力控制方法，其特征在于，所述依据所述车体运行信息和所述车体参数，分别计算得到车辆前轮和后轮的车轮中心速度，包括：

基于第一预设公式以及所述车体运行信息和所述车体参数，分别计算得到车轮前轮和后轮的车轮中心速度值，

所述第一预设公式如下：

基于第二预设公式以及所述车体运行信息、所述车体参数和所述当前横摆角速度，分别计算得到车轮前轮和后轮的车轮中心速度方向，

所述第二预设公式如下：

其中，表示车轮中心速度值，β_w表示车轮中心速度/>的方向，u表示车体纵向运动速度，v表示车体横向运动速度，r表示横摆角速度，a表示车辆质心到前轴距离，b表示车辆质心到后轴距离，t表示轮距。

5.根据权利要求3所述的轮胎力控制方法，其特征在于，所述依据所述目标轮胎力方向、所述车轮中心速度、所述车轮半径、所述当前车轮转角值确定目标车轮转速，包括：

基于第三预设公式以及所述目标轮胎力方向、所述车轮中心速度、所述车轮半径、所述当前车轮转角值确定目标车轮转速，

所述第三预设公式如下：

其中，ω_des表示目标车轮转速，表示车轮中心速度值，β_w表示车轮中心速度/>的方向，R表示车轮半径，γ表示目标轮胎力方向，δ表示当前车轮转角值。

6.根据权利要求3所述的轮胎力控制方法，其特征在于，基于所述目标车轮转速与所述实际车轮转速，确定目标车轮转角值之后，还包括：

基于所述目标车轮转角值确定下一周期的当前车轮转角值，返回执行所述获得车体运行信息、车体参数和当前车轮转角值步骤。

7.根据权利要求1所述的轮胎力控制方法，其特征在于，所述基于所述目标车轮转速与所述实际车轮转速，确定目标车轮转角值，包括：

获得比例积分控制器系数；

基于所述目标车轮转速与所述实际车轮转速确定轮速差值；

基于预设比例积分公式和所述轮速差值及所述比例积分控制器系数，确定目标车轮转角值；

所述预设比例积分公式如下：

其中，δ_des是目标车轮转角值，e_ω是轮速差值，k_c与τ₁分别是比例积分控制器的比例系数和积分系数。

8.一种轮胎力控制装置，其特征在于，包括：

第一获得模块，用于获得目标轮胎纵向力和目标轮胎侧向力；

第一确定模块，用于基于所述目标轮胎纵向力和所述目标轮胎侧向力，确定目标车轮转速；

第二获得模块，用于依据预设控制周期获得车轮当前控制周期的实际车轮转速；

第二确定模块，用于基于所述目标车轮转速与所述实际车轮转速，确定目标车轮转角值；

调整模块，用于基于所述目标车轮转角值调整车轮，以使得车轮实际车轮转速跟踪所述目标车轮转速。

9.一种车载控制器，其特征在于，包括：存储器、处理器；

其中，存储器存储有处理程序；所述处理器用于加载并执行所述存储器存储的所述处理程序，以实现如权利要求1-7任一项所述的轮胎力控制方法的各步骤。

10.一种可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器调用并执行，实现如权利要求1-7任一项所述的轮胎力控制方法的各步骤。