CN1477005A - 一种用于保持轮胎打滑率在最佳水平上的自动控制方法 - Google Patents

Abstract

对于一种现象的自动控制方法，其中参数Y作为参数X的函数按照一个呈现上升、极端值和落下的过程改变，其中自动控制参数X的值以保持参数Y的值在一个最佳值，包括下列步骤：对于至少一对“i”值确定估计或者测量(X_i，Y_i)；确定穿越该起点和穿越(X_i，Y_i)直线的斜率α_i的对应值；通过直接计算或者通过从足够数量对的(α_i，X_i)的回归计算系数A_p，以便模拟变化曲线α_i＝f(X_i，A_p)。通过使用一个预先确定的不变量“Invt”计算一个目标值X^Target。施用于在车辆上测试和轮胎的运行，例如用于控制在制动上的抓着力，并且Y是摩擦系数，以及X是在扭矩之下轮胎的打滑率。

Description

一种用于保持轮胎打滑率在最佳水平上的自动控制方法

技术领域

本发明涉及使某个系统保持在特定工作点附近的自动控制。在一个优选的应用中，本发明涉及用于测试轮胎的方法。在另一个优选的应用中，本发明涉及用于控制车辆稳定性的系统，尤其是当施加制动的时候，目的在于避免车轮锁定的其运行方面，即通常知道的术语“ABS”，而且目的在于在其更加改进的版本方面通过自动地作用于一个车轮的制动器，例如，在通过术语“ESP”通俗地知道的系统中，或者通过作用于任何一种其他的致动器(四轮转向，主动防侧倾)，保持该车辆在稳定的路径上。

背景技术

众所周知，如果胎面工作在一个对应于摩擦系数最大值的打滑率G，车辆的制动将更加有效。该摩擦系数的最大值被称作μ_max。但是一般水准的驾驶员不能够控制制动使得满足这个条件。

最初所谓的“ABS”制动系统自动地调整制动力(实际上，该制动致动器目前广泛地是油压式千斤顶，一种ABS系统调节该液压)，以便使轮胎的运行(functioning)在最大抓着力左右来回摆动。在减少制动力以使得恰好再次低于该最大抓着力之前，为了能够检测到最大抓着力，这牵扯通过启动该车轮的抱死(车轮的旋转突然减速)超出该最大抓着力。然后再次自动地增加该制动力直到其超出该最大抓着力，然后降低制动力等等。

虽然如此，这种方法涉及暂时地超越对应于该摩擦系数的最大值μ_max的打滑率(slip)G_max然而理想状况将是通过默认接近于目标打滑率而不超出它。重要的是注意到，G_max的通常不是该打滑率的最大可能值，而是实际上摩擦系数具有其最大可能值的特定打滑率。

制动的效率取决于在对应于最大摩擦系数的打滑率周围的打滑率变化的优良。当效率指的是配备ABS系统的主要好处(提供给车辆驾驶员一定的能力，以使车辆在紧急制动期间转变方向)时，这里唯一相关的是减速度的数量。因此，在本发明的上下文中，被认为是凡是制动越有效，制动器作用距离就越短。在该制动不处于最大抓着力系数的水平期间，也就是，在过度打滑率期间和在不充分的打滑率期间，该制动效率被削弱。

最初所谓的“ABS”制动系统，其中已经如上所述的功能在自动适应不同的轮胎方面占优势。这个特征是重要的，因为已知例如以最大摩擦系数的冬天轮胎的打滑率显著地大于以最大摩擦系数的夏天轮胎的打滑率，正如众所周知的，处于最大摩擦系数的新轮胎的打滑率大于处于最大摩擦系数的旧轮胎的打滑率。令人遗憾地是，由这种自动控制所引起的摆动是使人不愉快的，并且甚至可以具有使驾驶员解除在制动踏板上压力的影响。这种制动系统的生成被例如由美国专利3,980,346举例说明，其中描述了一种上述的系统的改进。

这种系统能够适应各种各样的轮胎。为了做到这样，分阶段地增加压力。然后观察车轮转动速度的变化，然后从中推导出是否需要增加或者减少压力，这种自动控制是“适应性的”，但是容易地产生摆动。

目前，车辆稳定性控制系统自动地调节该制动力，目的在于一个预定目标的打滑率，其应该对应于该最大摩擦系数。

在这种情况下，因此车辆制动系统目的在于保持一个制动力，使得胎面在所选定的打滑率的最佳水平上运行。这样的系统连续地测量每个车轮V_Tyre的转动速度。利用一种特殊的算法(参见例如美国专利5,402,345)，获得该车辆速度的一个估计V_Vehicle。因此可得到该瞬间的打滑率G＝1-V_Tyre/V_Vehicle的一个估计。理论上，只要这个估算的打滑率保持在该最佳打滑率之下，就没有必要降低该制动力，或者如果用于启动自动制动增力(参见例如美国专利5,816,666)甚至可以自动地增加制动力。当获得最大可能的制动力的时候，调节该制动压力以便保持一个最佳打滑率G_max，也就是，该打滑率对应于最大摩擦系数(μ_max)。

以下所有的内容用于确定该最佳打滑率。在EP专利申请0503025中，这是从一个给出G值的参考曲线中进行的，该G值目的在于作为估算的摩擦系数μ以及另外的估算的车辆速度的函数。该摩擦系数μ的一个估计被如下执行。当在同性质的地面上沿直线制动的时候，轮胎在地面上的制动力F_X是根据该制动压力和该车轮和车轮制动器的结构参数确定的。借助于由所有轮胎施加的所有力F_X的认识，并且因此考虑到该车辆特性、荷载转变，以及因此考虑每个车轮上负荷变化，可能计算车辆的减速度，。由此，推导出一个施加于每个轮胎的垂直载荷F_Z的近似值是可能的。这样因此获得该摩擦系数 $\mathrm{\μ}=\frac{F_X}{F_Z}$ 的一个估算。如果通过估计或者测量该相应的侧向力F_Y是已知的，通过公式 $\mathrm{\μ}=\frac{\sqrt{{F_X}^2+{F_Y}^2}}{F_Z}$ 给出该摩擦系数的一个更加精确的估算。在本发明的上下文中，这二个估计将被认为是等效的。类似地，对于所属技术领域的专业人员来说，在本发明的上下文中，有关制动的陈述的每件事物在加速的情形中是有效的；换句话说，考虑到涉及车轮对地面的抓着力的因素，制动力与驱动力是相等的，即使当然修正这些的致动器是不相同的。

此外，通过参考该所述的参考曲线，将建立哪个将为用于该估算的打滑率G的参考系数μ。只要该当前估算的打滑率小于该目标打滑率，增加该打滑率直到该打滑率值大体上一致为止。这个第二个系统的一个优点是比第一个系统在该最大打滑率附近具有更少的振动。

令人遗憾地是，这个参考曲线是用实验方法预先确定的，并且因此用于有限数量的轮胎，以及不能考虑到超出这些使用条件的该车辆轮胎装备的实际状况，例如轮胎气压、磨损程度等等。虽然这种自动控制原理实际上能够限制或者消除该振动，但制动效率被更加削弱，因为实际上使用的轮胎固有地需要一个在最大摩擦系数的打滑率，其与在该参考曲线中实际上程序设计的是非常不同的。

发明内容

本发明的目的是通过提出一种例如可应用于轮胎滑行的自动控制原理以克服以上所述的不利情况，其均是自适应性的，类似于在上面简短地说明的第一种已知的方法，以及类似于第二种方法，目的在于更加明确地在一个最佳打滑率，具有更少的振动，也就是无需超出该车胎与地面的抓着力(grip)的限度。

本发明的一个目的是，在制动(或者在驱动力之下)期间，根据值得考虑的该轮胎实际的滚动条件，借助于尽可能简单的需要的测量工作台或者车辆，以及借助于尽可能少的测量数量，推算与最大摩擦系数μ_max有关的打滑率，。

本发明是以在下面详述的观测为基础的，能够确定一个不变量的存在，也就是，它们使用一个根据使用的轮胎和地面具有一恒定值的参数。

总而言之，通常本发明涉及一种适用于任何一种呈现在下面说明特性的现象的调节方法。本发明提出了用于一种现象的自动控制方法，该现象的参数Y作为参数X的函数按照一个呈现上升、极端值和落下过程变化，其中自动控制参数X的值以将参数Y的值保持在一个最佳值上，包括下列步骤：

对于至少一对“i”值确定估计或者测量(X_i，Y_i)；

确定穿越该起点和穿越(X_i，Y_i)直线的斜率α_i的对应值；

通过直接计算或者通过从足够数量对的(α_i，X_i)回归计算系数A_p，以便模拟变化曲线α_i＝f(X_i，A_p)。

通过使用一个预先确定的不变量“Invt”计算一个目标值X_max。

使用通过选择直接计算或者回归所产生的模拟公式计算本目标值X_max。在下面更特定的兴趣方面是，涉及机动车与地面的接触，以及接触包括的部件或者设备。

本发明提出了一种地面接触系统，其中运动车辆上的轮胎运行的特征参数Q作为参数P的函数按照一个呈现上升、极端值以及落下的过程变化，所述参数P的值直接或者间接地由一个控制器施加，其作用于从包括施加于轮胎扭矩、轮胎转向角、轮胎的侧倾角以及施加在轮胎上的垂直力的分组中选择的至少一个元素，以便保持一个参数Q的值在选择的值上，其中该控制器包括装置：

对于至少一对“i”值确定估计或者测量(P_i，Q_i)；

确定穿越该起点和穿越(P_i，Q_i)直线的斜率β_i的对应值；

通过直接计算或者通过从足够数量对的(β_i，P_i)回归计算系数A_p以便模拟变化曲线β_i＝f(P_i，A_p)；

通过使用一个预先确定的不变量“Invt”计算一个目标值P^Target；

当在P^{Instantaneous}和P^Target之间差值的绝对值大于一个预定阈值的时候，转变为“主动”模式。

当然，如在伺服控制系统中为大家所熟知的那样，更具体地说在包括伺服控制的安全系统中并未排斥该系统的控制器包括除了这里描述的其他的装置，即其他用于计算一个目标值P^Target的装置，例如具有一个冗余度(redundancy)和/或使用在某些情形下其可以更佳地估算的替换方案，例如考虑到(P_i，Q_i)估算或者测量值。

当该控制器转换为主动模式的时候，其发送一个报警信号和/或其作用于参数P，以便保持其值在P^Target上，和/或其作用于其他合适的参数。

本发明原理的第一个应用涉及轮胎或者地面测试。通过作为打滑率G函数的摩擦系数μ的变化特性曲线的上升的区域中进行一些测量，同时保持充分地远离最大值，可靠地估算一个最佳打滑率G^Opt是可能的，尤其是对应于该最大摩擦系数(μ_max)的打滑率G_max。

本发明提出了一种用于控制轮胎运行的方法，包括下列步骤：

对于至少一对“i”值确定估计或者测量(G_i，μ_i)；

确定穿越起点和穿越(G_i，μ_i)直线的斜率α_i的对应值；

通过直接计算或者通过从足够数量对的(α_i，G_i)回归计算系数A_p，以便模拟变化曲线α_i＝fG_i，A_p)。

在本发明中，该摩擦系数可以被如上所述地估算，或者当然以任何的其他的方式，例如根据在轮胎或者其环境中执行的测量。因此获得一个依据打滑率的该轮胎运行的模拟(前述的变化特性曲线)，其可以具有各种的应用。下面描述一个涉及将打滑率控制在一个预先确定的最佳水平上的优选的、但是非限制的应用，尤其是例如涉及控制对应于该轮胎的最大抓着力的打滑率的应用，其可应用到已经强调的两种情况，其中由该轮胎传送的前后纵向力是一个制动力，以及其中由该轮胎传送的前后纵向力是驱动力。

有利地，通过直接计算的选择，或者通过选择的回归生成的公式，通过使用一个预先确定的不变量“Invt”，确定一个最佳打滑率G_Opt的估计。以及在这种情况下，通过变换在上面给出的常规表示，通过由选择直接计算或者回归产生的模拟公式，被计算目标值G_Opt。

本发明也提出了在下面将解释的用于测试轮胎的方法。

应当注意到，在本发明的上下文中，无论胎面其抓着力特性是否正在处理的充气轮胎或者非充气的弹性外胎，或者履带。该术语“轮胎面”、“轮胎”、“外胎”、“弹性外胎”、“履带”乃至“车轮”被解释为等效的。

在另一个优选的应用中，本发明涉及在接近于该侧向力的饱和运行区域由轮胎或者弹性外胎生成的侧向力分析。

本发明也提出了一种目的在于推算该轮胎的横向偏移角度δ(也称为“偏移角”)值的方法，其中该侧向力(也称为“偏移轴向力”)是最大的。该轮胎什么时候将获得其最大值，并且因此将不再能够完成其使车辆转向的基本功能，以便能够在该偏移轴向力F^target的预定目标值上保持该轮胎的运行，或者能够去提醒该驾驶员是一个可以预料的难题。为了保持该轮胎在一个预定的目标值上运行，可能采取预防措施，如果必要的话自动地降低该车辆速度，以免危险的驾驶处境(如果该车辆并未以该驾驶员期望的方式转变方向，可能导致一个意外事故)。由本发明提出的用于控制轮胎运行的方法，包括一个用于推算轮胎的偏移角δ的值的步骤，这里该侧向力是最大的，包括下列步骤：

对于至少一对“i”值确定估计(δ_I F_i)；

确定穿越该起点和穿越(δ_I，F_i)直线的斜率α_i的对应值；

通过直接计算或者通过从足够数量对的(α_i，δ_i)回归计算系数A_p，以便模拟变化曲线α_i＝f(δ_i，A_p)。

因此获得一个依据偏移的该轮胎运行的模拟(前述的变化特性曲线)，其可以具有各种的应用。下面描述一个优选的、但是非限制的应用，应用涉及偏移角的控制以便恰当地利用该轮胎的潜在偏移轴向力。在这种情况下，该方法另外包括下列步骤：

通过使用一个预先确定的不变量“Invt”计算该偏移角δ^Opt的值；

当该偏移角δ接近于δ^Opt的时候产生一个警告信号。

除了用于测试轮胎的该方法之外，本发明也涉及用于控制车辆稳定性的系统。这既涉及目的在于当施加制动的时候避免车轮抱死的功能，通常由术语“ABS”表示，或者涉及的目的在于就实际上可允许的限制而言自动地增加制动力，以及用于控制车辆稳定性更改进的版本的系统，其目的在于通过自动地和有选择地作用于一个车轮制动，和/或通过自动地作用于转向车轮的转向，或者作用于任何能使该车辆动作受到影响的其他致动器，保持该车辆在稳固的路线上。

附图说明

在下面将参考附图更详细地解释本发明，其中：

图1是一个示出按照本发明的自动控制步骤的方框图；

图2是一个相对于打滑率的摩擦系数变化的特性曲线，以相同的打滑率的摩擦系数的割线变化曲线，该割线穿越起点和前一曲线同一打滑率的点；

图3是一个相对于偏移角的偏移轴向力变化的特性曲线，以及以同一偏移角的偏移轴向力变化曲线，该割线穿越起点和在前一特性曲线以同一偏移角的点；

图4示出若干在不同的试验条件之下相同轮胎相对于的打滑率的摩擦系数的变化曲线；

图5示出用于许多轮胎和不同试验条件的该摩擦系数μ_max和相关的打滑率G_max的位置；

图6示出一个相对于打滑率的摩擦系数变化曲线典型示意图，其中已经标明了两个特定的点：摩擦系数μ_max和其相关的打滑率G_max，以及对应于摩擦系数μ_50％的常规点，普遍在打滑率G_max的50％，通常由G_max/2标记；

图7示出用于许多的轮胎和不同的试验条件点的位置，在纵坐标中对应于摩擦系数μ_max对于与摩擦系数μ_max有关的打滑率的商μ/G(在G_max)，并且摩擦系数值的商μ/G(在G_max的50％)以及对于打滑率以该与该摩擦系数μ_max有关的打滑率的50％；

图8示出一个典型的摩擦系数相对于打滑率变化的特性曲线示意图，并且示出3个特定打滑率割线，该割线割线穿越起点和该曲线；

图9示出一作为该割线斜率的打滑率的函数的线性变化的典型示意性曲线，该割线穿越起点和以同一打滑率的摩擦系数的变化曲线的点，

图10示出一通常应用到一现象的曲线，该现象涉及Y相对于X的变化，其呈现对于特定的X的Y的最大值，以及单调上升到Y的最大值；

图11示出一个另一种常规应用到另一变化现象的曲线，其基本上类似于先前那一曲线。

具体实施方式

本发明以下列观测为基础。

图4示出作为打滑率函数的摩擦系数μ的不同的曲线，该打滑率用于在不同的地面上以2巴(bar)的轮胎气压测试的相同的MICHELINXH1 195/65-15轮胎。图5示出对于根据速度、轮胎负荷等对应于不同的轮胎、不同的地面和不同的试验条件的大量试验的摩擦系数μ_max和对应的打滑率的位置。可以看出如果没有错觉的话难以找到一个允许使用这样一个方法正确地掌握抓着力的物理现象的回归，因为该值分散得很宽。

因此本申请人已经以下面解释的方式从事其研究。针对G＝G_max和G＝G_max/2，G＝G_max/2也表示为“50％”(参见图6)，对于计算的商μ/G进行分析。

图7示出对于大约400次测试的作为比值μ/G_{at 50％ of max}的函数的μ_max/G_max的比值，即在确定一个平均值之前总计3000次测量。图7反映多个地面条件和不同的轮胎以及其本身是可变的试验条件(负荷、速度、压力)。该图允许获得一个对在上面给出的不变量“Invt”极好的实验验证的评价。

已发现，无论考虑什么轮胎，该测试条件是： $\frac{\frac{\mathrm{\μ}}{G}(G=G_{\max })}{\frac{\mathrm{\μ}}{G}(G=G_{\max }/2)}\≈0.58------\left(1\right)$

上述的比值是一个在下面以“Invt”表示的不变量。

接着，考虑曲线μ(G)(参见图8)的平均斜率。让我们称这个斜率为α。其保持为：

μ＝α·G

假定这个斜率是随着G线性地变化(至少在曲线的第一部分非常近似)。因此，计算直线α(G)的等式是可能的(假定线性变化，见图9)：

α＝α·G+b    (2)

根据这个等式和前面部分所述的不变量“Invt”，可以写成： $a\·G_{\max }+b=\mathrm{Invt}\·(a\·\frac{G_{\max }}{2}+b)$

按照本发明，从这里G_max是因此被推导出，它是车辆制动系统控制器所针对的目标，并且： $G_{\max }=-\frac{b}{a}\·\frac{1-\mathrm{Invt}}{1-\frac{\mathrm{Invt}}{2}}$

这个原理使计算的G_max(更准确地，当胎面以摩擦系数μ_max运行时的更加准确有效打滑率)可能确定目标G的值，而无论轮胎的类型怎样，无论磨损或者老化的程度怎样，以及无论轮胎使用的环境怎样。

由于上面的观察基于作为打滑率函数的摩擦系数的变化曲线，对于涉及一个参数为另一参数的函数变化的任何现象，他们仍然是有效的，只要它有一个类似的特性曲线。因此，本发明提出一个自动控制过程，其当存在参数Y时对参数X是有效的，以至于Y(X)的曲线有在图10中示出的轨迹，或者对于在简单的变换，诸如平移，位似变换(homothetic transformation)，反转或这这些相同变换的任何组合之后有这样一个曲线的任何变化现象是有效的(参看图11，其中示出在返回与图10中一样的轨迹之前经过平移和反转)。

另外，尽管上述的等式(2)示出线性回归能使作为打滑率函数G的摩擦系数μ的变化的演变被非常准确地模拟，已经发现，如果审慎的选择是用最适当类型的回归构成，所提出的过程的精度是有所改进的。这样，选择适当类型的回归被包括在本发明中，一般建议一个如以下所说明的调节过程。

因此，本发明应用任何具有以下性质的物理现象：

—测量或者估计的控制参数X.

—测量或者估计的参数Y，其取决于用于以下形式的给定的环境的X的值：存在一个最大值的Y_max；低于Y_max并且比Y_max低很多的Y(O)(Y(O)和Y_max的值之间至少差10倍)；Y(X)连续增加到X_max。

目标是对于一个从低Xs开始的过程Y(X)，使得Y值尽可能快地达到最大值。一个强算法(robust algorithm)在这里被提出，特别是在实际测量(或者估计)(通常受到输入X和输出Y的噪声的影响)的情况下，允许在没有它的先验知识的情况下和没有超出先验知识需要的情况下，获得最大值。该方法不需要Y的绝对值。

使用是由随后的观察构成：

√最大值(在X_max)处的切线和在X＝X_max/2处的正割之间的潜在关系。典型的关系是一个恒定商数(不变量)。这个不变量必须确定每个将所述方法应用到一个特殊现象。一个实际的没有限制的用于确定不变量的方法如下： $\mathrm{Invt}=\frac{\frac{Y}{X}\left(X_{\max }\right)}{\frac{Y}{X}(p\·X_{\max })}$

其中，值p总是正值并且小于1。有利地，p值在0.25到0.75之间。P值越低，方法准确性越低，但是自动控制的反应越大。相反地，P值越高，方法准确性高，但是由于最终获得值太接近于最大值，反应越低。这是为什么p的优选值为0.5的原因。将总是保持：0＜Invt≤1。前面作为一个在值得考虑的物理现象中的固有不变量表示的“Invt”的数值实际上有一个自由度，对于在一个特定领域的任何应用中，其使得在特定系统的改进过程中，通过提供一个校正参数，算法被细微校正。通常，下列的将作为第一近似值被考虑： $\mathrm{Invt}=\frac{\frac{Y}{X}\left(X_{\max }\right)}{\frac{Y}{X}\left(\frac{X_{\max }}{2}\right)}\left[\mathrm{Eq}\right]$ √作为一个X的函数的正割的变化可以通过一个简单的插曲线值(interpolation curve)(典型的，线性或者指数或者甚至是幂)调整。调整可以实时执行。随后在达到最大值X_max之前，可能从其中推出最大值X_max的位置(外推法)。可以使用用于作为X的函数的正割的关系的回归的其他类型，在这种情况下，宜于解决相应的系统(将在最大值处的正割值和半值联系在一起的等式：[Eq])，从而获得X_max的解析或者近似公式。有关Y的刻度误差(例如，Y系统地被高估50％)不能改变X_max的预计值，并且这使得刻度效应有一个非常有利的低灵敏度。

本发明依靠物理曲线的不变量，以当一曲线朝着最大值“上升”期间，借助使用所有的可用相关信息通过“测量”推导该最大值。图1示出所提出的算法，其主要的步骤如下：

1.根据实际的可能，通过测量或者估计获得点(Xi，Yi)。确保Xi是一个有效的非零值，并且最小门限值这里可以被用于排除太低以至于无关的值。

2.用在前的值计算正割值，正割值由直接计算α_i＝Y_i/X_i求值，或者通过执行一个适当的回归求值，例如，线性的： ${\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{XX}}=\mathrm{\Σ}{X}_j^2,$ ∑_Xy＝∑X_j·Y_j， ${\mathrm{\α}}_i=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{XY}}}{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{XX}}},$ 鉴于所有的下标点都小于或者等于i，以至于消除了噪声。这是因为线性回归在每个独立的点上本性上对测量噪声的敏感度更少，如果考虑足够数量的点，干扰倾向于“彼此抵消”(参看，基本统计特性)。这个方法特别有利，因为，和过去不同，所关心的并不是几个单独的值(由于噪声变得不准确)而是趋向于从多个值中显现出来。多个对(αi，Xi)因此而获得。

3.用(αi，Xi)计算回归，回归是从足够数量“n”个测量点或者估计点中计算的，典型的是5个点，尽管这必须根据所讨论的物理现象和根据噪声级来推敲。●    线性回归的情况 $A^{\mathrm{Lin}}=\frac{n\·\mathrm{\ΣX}\·\mathrm{\α}-\mathrm{\ΣX}\·\mathrm{\Σ\α}}{n\·\mathrm{\Σ}{X}^2-{\left(\mathrm{\ΣX}\right)}^2},$ $B^{\mathrm{Lin}}=\frac{\mathrm{\Σ\α}\·\mathrm{\Σ}{X}^2-\mathrm{\ΣX}\·\mathrm{\α}\·\mathrm{\ΣX}}{n\·\mathrm{\Σ}{X}^2-{\left(\mathrm{\ΣX}\right)}^2}$ ●    指数回归的情况 $A^{\mathrm{Exp}}=\frac{n\·\mathrm{\ΣX}\·\mathrm{Ln}\left(\mathrm{\α}\right)-\mathrm{\ΣX}\·\mathrm{\Σ}\ln \left(\mathrm{\α}\right)}{n\·\mathrm{\Σ}{X}^2-{\left(\mathrm{\ΣX}\right)}^2},$ $B^{\mathrm{Exp}}=\frac{\mathrm{\ΣLn}\left(\mathrm{\α}\right)\·\mathrm{\Σ}{X}^2-\mathrm{\ΣX}\·\mathrm{Ln}\left(\mathrm{\α}\right)\·\mathrm{\ΣX}}{n\·\mathrm{\Σ}{X}^2-{\left(\mathrm{\ΣX}\right)}^2}$ A和B因此通过最合适的回归获得。除了所指出的回归以外的其他的回归可以被使用，可被考虑的各种回归对于的本领域的技术人员来说是众所周知的，他能够获得所选择的回归的系数。

4.X_max的估计随后被计算：●    对于线性回归的情况，获得如下的： $X_{\max }=-\frac{B^{\mathrm{Lin}}}{A^{\mathrm{Lin}}}\·\frac{1-\mathrm{Invt}}{1-p\·\mathrm{Invt}},$ 和α＝A^Lin·X+B^Lin●    对于指数回归的情况，获得如下的： $X_{\max }=\frac{\mathrm{Ln}\left(\mathrm{Invt}\right)}{p\·A^{\mathrm{Exp}}},$ $\mathrm{\α}=e^{A^{\mathrm{Exp}}\·X+B^{\mathrm{Exp}}}$ 5.当知道了X_max，根据方法的特别使用，作用于最合适的参数。例如，自动控制参数X的值，以至于保持其在X_max的值。

6.尽管不是非常有用，也可能直到计算Y_max的估计时才进行：

●  对于线性回归的情况，另外，Y_max是如同下述的来确定的，其中Y^coeff-lin是一个实验调整的系数：

    Y_max＝Y^Coeff_lin·X_max·(A^Lin·X_max+B^Lin)

●  对于指数回归的情况，另外，Y_max是如同下述的来确定的，其中Y^coeff-exp是一个实验调整的系数： $Y_{\max }=Y^{\mathrm{Coeff}\_\exp }\·X_{\max }\·e^{A^{\mathrm{Exp}}\·X_{\max }+B^{\mathrm{Exp}}}$ Y_max计算的举例：

√线性： $Y_{\max }=\frac{X_{\max }}{0.75}\·(A^{\mathrm{Lin}}\·X_{\max }+B^{\mathrm{Lin}})$

√指数： $Y_{\max }=\frac{X_{\max }}{1.19}{e}^{A^{\mathrm{Exp}}\·X_{\max }+B^{\mathrm{Exp}}}$

由于最大值周围的曲率不能与所考虑的用于正割值近似的函数类型正确对应，因此对Y_max的预测值进行小修正可能是有用的，。根据本发明的应用，修正系数(在线性情况下

1/0.75＝Y^coeff-lin，或者在指数的情况下1/1.19＝Y^coeff-Exp)可以一个情况接一个情况地用实验方法进行调整。

现在将更详细地检验一些本发明可能的应用，以下的描述部分既不是限制的也不是穷尽的。

例1：在某一摩擦系数下的轮胎运行的自动维护，例如，在最大 摩擦系数μ _max 下

让我们返回到有关纵向胎面与地面的抓着力(grip)的应用举例：μ(G)。在这种情况下，正像在这个说明书的引言部分已经阐明的，Y是一个轮胎的摩擦系数μ，也就是说纵向力，例如，驱动力或者制动力，用施加的垂直力(也就是说施加到轮胎上的负荷)除的商数，并且X是轮胎的打滑率G的比率(当在轮胎的速度的速度和车辆的速度之间没有打滑(slip)的时候G＝0％，并且如果轮胎被旋转地锁住G＝100％)。典型地，取决于环境(地面的性质(沥青，混凝土)，干的或者湿的(水位)，温度和轮胎的磨损等级)，作为一个打滑率G的函数的值μ可以有非常大的变化(在冰上μ大约是0.15，在干的地面上大约是1.2)。可以参考图4，其示出对于一个在新的XH1 195/65R15轮胎在负荷和加速状态下测量的作为打滑率G的函数的μ的几个曲线。

本发明所提出的用于控制轮胎运行的方法，用于测量或者在车辆上的应用，特别允许自动控制打滑率G，以至于使打滑率保持在一个预定的最佳值G^Opt，特别地以及以一种非极限的形式选择所述的预确定的打滑率G^Opt，如此以至于摩擦系数的预确定值基本上相当于值μ_max。在这种情况下，习惯地将这个特定最佳值称为G_max。

已经发现，这个轮胎的最大值的位置取决于地面进行变化。另外，有时没有统一。对于所达到的同一的极值水平，可能有两个相应的打滑率。尽管如此，存在一个这些曲线共享的不变量“Invt”。

通过将用于确定不变量的等式应用到作为打滑率函数的摩擦系数的分析，特别地，不变量的计算如下： $\mathrm{Invt}=\frac{\frac{\mathrm{\μ}}{G}\left(G_{\max }\right)}{\frac{\mathrm{\μ}}{G}(p\·G_{\max })},$ p有一个低于1的正值。

至于所关心的p，正如前面所说明的，其值优选地在0.25到0.75之间，例如，0.5，读者可以参考前面的有关p值的选择结果的一般表述。

这样，获得如下： $\frac{\frac{\mathrm{\μ}}{G}(G=G_{\max })}{\frac{\mathrm{\μ}}{G}(G=G_{\max }/2)}\≈0.58$

通过处理对应于另一参数Y的最大值(例如摩擦系数μ_max)的在参数X第一值的数据(例如打滑率G)，和在相当于第一值的50％的第二值的数据(例如前述打滑率的50％)，引入不变量“Invt”。已经明白，在50％处理的选择是任意的，如果完成在相当于摩擦系数μ_max的打滑率的25％或者75％的处理，也可以获得不变量。因此，这个选择是每个专门应用所特有的实验阶段的一部分。

随后，可确定斜率α_i。这通过直接计算α_i＝μ_i/G_i执行，或者使用一个适当的回归，例如，线性回归，如下： ${\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{GG}}=\mathrm{\Σ}{G}_J^2,$ ∑_Gμ＝∑G_j·μ_j， ${\mathrm{\α}}_i=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{G\μ}}}{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{GG}}}$

或者通过应用于n个测量或者估计点，借助以下的线性回归计算两个特定的参数A_p，A和B： $A^{\mathrm{Lin}}=\frac{n\·\mathrm{\ΣG}\·\mathrm{\α}-\mathrm{\ΣG}\·\mathrm{\Σ\α}}{n\·\mathrm{\Σ}{G}^2-{\left(\mathrm{\ΣG}\right)}^2},$ $B^{\mathrm{Lin}}=\frac{\mathrm{\Σ\α}\·\mathrm{\Σ}{G}^2-\mathrm{\ΣG}\·\mathrm{\α}\·\mathrm{\ΣG}}{n\·\mathrm{\Σ}{G}^2-{\left(\mathrm{\ΣG}\right)}^2}$ 接着，其中使用线性回归，计算G^Opt如下 $G^{\mathrm{Opt}}=-\frac{B^{\mathrm{Lin}}}{A^{\mathrm{Lin}}}\·\frac{1-\mathrm{Invt}}{1-p\·\mathrm{Invt}},$

和α＝A^Lin·G+B^Lin

如果必要，可能继续进行，直到如下确定对应于G^Opt的μ的值，其中μ^coeff_lin是一个用实验方法调整的参数：

μ＝μ^Coeff_lin·G^Opt·(A^Lin·G^Opt+B^Lin)

以下用正割线性近似法(linear approach)所确定的图表，示出在相同的MICHELINXH1 195/65-15轮胎以2巴(bar)的充气压力在各种地面上测试的来自实际测量的最大打滑率：

#地面	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
													实际Gmax	10％	11％	11％	13％	13％	13％	12％	13％	9％	9％	15％	15％
实际μmax	0.41	0.78	0.79	1.06	1.05	0.75	0.72	0.48	0.49	0.48	1.17	1.13
													测量的ALin	-64	-109	-105	-108	-110	-76	-77	-60	-81	-127	-97	-88
测量的BLin	11	19	18	22	22	15	15	11	13	16	22	20
													预测的Gmax	10％	11％	11％	12％	12％	13％	12％	12％	10％	8％	14％	14％
预测的μmax	0.41	0.75	0.76	1.03	1.03	0.73	0.71	0.48	0.48	0.48	1.16	1.12

或者，通过以下的指数回归计算两个特定的参数A_p，A和B： $A^{\mathrm{Exp}}=\frac{n\·\mathrm{\ΣG}\·\mathrm{Ln}\left(\mathrm{\α}\right)-\mathrm{\ΣG}\·\mathrm{\Σ}\ln \left(\mathrm{\α}\right)}{n\·\mathrm{\Σ}{G}^2-{\left(\mathrm{\ΣG}\right)}^2},$ $B^{\mathrm{Exp}}=\frac{\mathrm{\ΣLn}\left(\mathrm{\α}\right)\·\mathrm{\Σ}{G}^2-\mathrm{\ΣG}\·\mathrm{Ln}\left(\mathrm{\α}\right)\·G}{n\·\mathrm{\Σ}{G}^2-{\left(\mathrm{\ΣG}\right)}^2}$ 接着，其中使用指数回归，计算G^Opt如下： $G^{\mathrm{Opt}}=\frac{\mathrm{Ln}\left(\mathrm{Invt}\right)}{p\·A^{\mathrm{Exp}}},$ 和 $\mathrm{\α}=e^{A^{\mathrm{Exp}}\·G+B^{\mathrm{Exp}}}$

如果必要，可能继续进行，直到如下确定μ_max的值，其中μ^cieff-_exp是一个用实验方法调整的参数： $\mathrm{\μ}={\mathrm{\μ}}^{\mathrm{Coeff}\_\exp }\·G^{\mathrm{Opt}}\·e^{A^{\mathrm{Exp}}\·G^{\mathrm{Opt}}+B^{\mathrm{Exp}}}$

对于任何类型的轮胎或者任何类型的地面，这个原理可以被应用于确定最大打滑率，这证明用于工业轮胎测试是非常有利的。

由于只讨论摩擦系数的变化而不是它的绝对值，因此所建议的方法是自适应的和非常耐用。已经发现，对噪声的敏感度非常的低。

被应用到作为轮胎的打滑率函数的它的纵向抓着力(grip)的上述方法的内在本质意味着它非常适合执行轮胎测试，甚至更适合实施模拟。特别地，尤其最适合于模拟在一个车辆制动系统中的轮胎的纵向抓着力(grip)。

在轮胎工业中，本发明可以被应用到轮胎的测试或者测量。因此，本发明的一个方面是一种用于根据打滑率测试轮胎的方法，其包括以下的步骤：

●    使得轮胎在一个所选择的地面(可以是马路，实验跑道，有一个平坦跑道或者包括一个滑轮的测试机器)上滚动前进，

●    将所预确定的负荷F_Z1施加到该轮胎上，

●    将所预确定的打滑率施加到轮胎上(作用于轮胎和地面之间的相对速度)，以至于轮胎保持低于抓着力界限，

●    测量或者估计轮胎的纵向压力F_X1

●    计算摩擦系数值μ₁＝F_X1/F_Z1，

●    重复先前的步骤，用于以至少的其他一对的“i”的压力F_X1/F_Z1计算至少一个其他的值“i”的摩擦系数μ_i，并且测量相关的打滑率G_i，

●    为每个所计算的摩擦系数值确定通过起点和(G_i，μ₁)的直线斜率α_i，

●    通过直接计算或者从足够数量的对(α_i，G_i)得到合适的回归计算系数A_p，以便模拟一个变化曲线α_i＝f(G_i，A_p)，

●    通过使用一个预确定的不变量“Invt”，计算能够得到一个摩擦系数的预确定值G^Opt的最佳打滑率。

当然，正像读者所意识到的，可以通过用实验方法改进测试方法来选择不变量。这对于如下确定不变量将是有益的(例如用于在改进期间选择不变量的第一值)： $\mathrm{Invt}=\frac{\frac{\mathrm{\μ}}{G}\left(G_{\max }\right)}{\frac{\mathrm{\μ}}{G}(p\·G_{\max })},$ p有一个低于1的正值。

以一种与上面所说明的相似的方式，可以通过从由线性回归和指数回归构成的组中选择一种回归来计算两个特定参数A_p，参数A和B。

此外，0.25到0.75之间的值，通常为0.5，可作为p值。

例2：制动或者在驱动力下最佳打滑率的确定

已经知道尽管当车辆制动系统有效时，然而完善车辆制动系统用于有限的由制造商选择数量的轮胎，并且其不适应实际安装在车辆上轮胎。尤其不适应冬季轮胎，，正如所知道的，冬季轮胎运转完全不同，特别是在给定地面上在力F_X时的抓着力和打滑率。从而，如果能自动适应在车辆上实际使用的轮胎，车辆制动系统的效率能够被提高。

发明由此扩展到一个用于控制车辆稳定性的系统，包括用于赋予打滑率到将在地面上滚动的轮胎的装置，用于调整所述打滑率(作用于车轮速度)的装置，以及包括一个至少使用与摩擦系数μ的预确定值对应的参数打滑率G^Opt的控制器，所述控制器包括用于计算如下所述参数的装置：

●    启动各装置，用于赋予打滑率到轮胎，对于打滑率G_i的至少两个不同等级“i”，只要没有抓着力损耗，确定摩擦系数值μ_i，

●    确定通过起点和(G_i，μ₁)的直线斜率α_i，

●    将所预确定的负荷F_Z1施加到轮胎上，

●    通过直接计算或者从足够数量的对(α_i，G_i)进行合适的回归，尤其是从由线性回归和指数回归构成的组中选择的回归，计算系数A_p，以便模拟一个变化曲线α_i＝f(G_i，A_p)，

●    通过使用一个预确定的不变量“Invt”，计算一个最佳打滑率G^Opt。

●    作用于向轮胎传递纵向力的装置，以便保持打滑率在最佳值G^Opt。

当然，在车辆有内燃机的情况下(这种设计目前非常普遍)，将打滑率传递到轮胎的装置本质上是在制动情形上的制动器，也是在驱动力下的发动机管理系统。对于本领域的技术人员，将本发明适用到其他的车辆设计中，例如电动车辆，并不困难。

这里我们渴望再次着重强调已经提到的一个方面：在这里上面所描述的发明不排除这里所描述的装置以外的由其他包含其他打滑率控制策略的程序加载的系统控制器，这在某种情况中可能更理想，例如，考虑到基于启动任一特定装置以传递一个打滑率到轮胎而估计或者测量值(G_i，μ_i)。

特别是，用于确定不变量的一个好的方法如下： $\mathrm{Invt}=\frac{\frac{\mathrm{\μ}}{G}\left(G_{\max }\right)}{\frac{\mathrm{\μ}}{G}(p\·G_{\max })},$ 再者，更特别的是，p具有一个在0.25到0.75之间，通常为0.5的值。

在本发明的一个特定具体实施方式中，用于调整打滑率的装置作用于制动器控制。在本发明的另一个具体实施方式中，用于调整打滑率的装置作用于驱动扭力。

目的在于生成一个尤其是对车辆制动系统有用的新的算法，其允许在前面所提供的不变量“Invt”的基础上确定摩擦系数μ_max的位置。作为提示，这样的系统执行摩擦系数μ_max的估算，随后依据参考曲线选择一个最佳打滑率。目的是用下述内容代替这些步骤。

这个原理的实现需要在ABS控制器中进行少许的修改：

●    优选地，计算频率超过40Hz。

●    优选可取地，调节ABS触发，以便于有时间获得足够多数量的点(有代表性的)，使得目标计算可靠。

●    证实排除打滑率太低(例如，对应于小于1％的打滑率)的测量点是有利的。

●    为了获得一个非常高精度的打滑率G，用指定的装置而不是通过车轮转速数据处理(GPS，地面观察，……)获得车辆速度是有利的。

使用上面所提出的新算法，在超过车辆上实际可用轮胎的整个范围之外，车辆制动系统的效率将非常良好，。

所开发的新算法允许系统自动适应任何类型的轮胎，而没有修改，先验(priori)，任何额外的传感器和在轮胎胎面上的任何测量。此外，这个算法排除了为一种给定的车辆选择的轮胎种类进行微调的需要。

正像上面所说明的，该方法不仅有可能获得测量值的结果，而且可能获得估计值的结果。有关实际(而不是估计的)力F_X，F_Y和F_Z的信息能够使得有更准确的目标和/或进行近似真实性检查(plausibility checks)成为可能，这样提高了车辆制动系统的稳定性。

例3：按照所产生的偏移，侧向力F_y (也叫做偏移轴向力)分析 轮胎运行

以下将说明另一个应用。它包括将侧向力F_y表征为一个轮胎的偏移角(车轮平面在地面上的投影与在地面上的轮胎的速度矢量之间的夹角)的函数δ。可以预确定一个最佳偏移角δ^Opt，例如，在轮胎达到最大侧向力F_y时的偏移角，并且可以预确定侧向力F_ymax。最大侧向力对例如转弯时的车身的平衡是至关重要的。这是为什么轮胎在此运行配置方面的测试是本发明的优选应用的原因。在这种情况下，例如，发明允许执行一种方法，用于控制轮胎的运行，包括侧向力最大时，预测轮胎偏移角δ的值的阶段以及当偏移角δ接近δ^Opt时产生警告信号，或者自动控制偏移角δ以便于使其保持在δ^Opt的一种方法，或者另一种方法，其中，万一警告信号出现，偏移角δ减小。

在侧向力F_y和偏移角δ之间的关系是与前面部分中的μ和G之间的关系相同。因此，例如可以如下确定不变量： $\mathrm{Invt}=\frac{\frac{F}{\mathrm{\δ}}\left({\mathrm{\δ}}^{\mathrm{Opt}}\right)}{\frac{F}{\mathrm{\δ}}(p\·{\mathrm{\δ}}^{\mathrm{Opt}})}$

至于所涉及的p，正像前面所说明的，它的值在0.25到0.75之间，例如0，5，关于p值选择结果，读者可以参考上面的的一般介绍。在这种确切的情况下，“Invt”的量值特别高。为了避免影响确定正割的偏移值太低，当保持最小偏移角阈值2°时，“Invt”得到0.8。

图3是一个偏移轴向力变化的曲线，关于偏移角和通过起点和以同一偏移角的先前曲线点的正割在相同偏移角的变化。对于被加载5000牛顿的一个Michelin Primacy 235/55R17轮胎，没有曲率(camber)，用该方法估计的最大偏移角是5.5°，并且所估计的最大偏移轴向力是5935牛顿。

接下来，宜于确定斜率α_i。通过直接计算α_i＝F_i/δ执行，或者使用一个适当的回归，例如如下的线性回归： ${\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\δ\δ}}=\mathrm{\Σ}{\mathrm{\δ}}_j^2,$ ∑_δF＝∑δ_j·F_j， ${\mathrm{\α}}_i=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\δF}}}{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\δ\δ}}}$

或者通过以下的线性回归计算应用于“n”测量或者估算点的两个特定的系数A_p，A和B： $A^{\mathrm{Lin}}=\frac{n\·\mathrm{\Σ\δ}\·\mathrm{\α}-\mathrm{\Σ\δ}\·\mathrm{\Σ\α}}{n\·\mathrm{\Σ}{\mathrm{\δ}}^2-{\left(\mathrm{\Σ\δ}\right)}^2},$ $B^{\mathrm{Lin}}=\frac{\mathrm{\Σ\α}\·\mathrm{\Σ}{\mathrm{\δ}}^2-\mathrm{\Σ\δ}\·\mathrm{\α}\·\mathrm{\Σ\δ}}{n\·\mathrm{\Σ}{\mathrm{\δ}}^2-{\left(\mathrm{\Σ\δ}\right)}^2}$ 接着，其中使用线性回归，计算δ^OPt如下： ${\mathrm{\δ}}^{\mathrm{Opt}}=-\frac{B^{\mathrm{Lin}}}{A^{\mathrm{Lin}}}\·\frac{1-\mathrm{Invt}}{1-p\·\mathrm{Invt}},$

  α＝A^Lin·δ+B^Lin

通过应用这种算法，可以预确定在偏移角δ大约为6°，侧向力(F_y)将达到最大值。因为接下来知道轮胎在开始打滑之前(横向推力的饱和，可以防止车辆转向)，其不再有很多的用于横向推力的潜力，因此信息是有用的。

如果必要，可能如下继续进行，直到确定对应于δ^Opt的F的值，其中F^coeff_lin是一个用实验方法调整的系数：

F_max＝F^Coeff-lin·δ^Opt·(A^Lin·δ^Opt+B^Lin)

或者，两个特定的系数A_p，系数A和B，通过以下的指数回归计算应用于“n”测量或者估计点： $A^{\mathrm{Exp}}=\frac{n\·\mathrm{\Σ\δ}\·\mathrm{Ln}\left(\mathrm{\α}\right)-\mathrm{\Σ\δ}\·\mathrm{\Σ}\ln \left(\mathrm{\α}\right)}{n\·\mathrm{\Σ}{\mathrm{\δ}}^2-{\left(\mathrm{\Σ\δ}\right)}^2},$ $B^{\mathrm{Exp}}=\frac{\mathrm{\ΣLn}\left(\mathrm{\α}\right)\·\mathrm{\Σ}{\mathrm{\δ}}^2-\mathrm{\Σ\δ}\·\mathrm{Ln}\left(\mathrm{\α}\right)\·\mathrm{\Σ\δ}}{n\·\mathrm{\Σ}{\mathrm{\δ}}^2-{\left(\mathrm{\Σ\δ}\right)}^2}$ 接着，其中使用指数回归，δ^Opt如下计算： ${\mathrm{\δ}}^{\mathrm{Opt}}=\frac{\mathrm{Ln}\left(\mathrm{Invt}\right)}{p\·A^{\mathrm{Exp}}},$ 及 $\mathrm{\α}=e^{A^{\mathrm{Exp}}\·\mathrm{\δ}+B^{\mathrm{Exp}}}$

如果必要，可能如下继续进行，直到确定F_target的值，其中F^coeff-_exp是一个用实验方法修正的系数： $F_{\max }=F^{\mathrm{Coeff}\_\exp }\·{\mathrm{\δ}}^{\mathrm{Opt}}\·e^{A^{\mathrm{Exp}}\·{\mathrm{\δ}}^{\mathrm{Opt}}+B^{\mathrm{Exp}}}$

例3a：用于测量或者测试轮胎

在轮胎工业中，本发明可以被应用到测试或者测量轮胎。因此本发明的另一个方面是一种根据偏移用于测试轮胎的方法，方法包括以下步骤：

●    使得轮胎在地面上滚动，

●    将所预确定的负荷F_Z1施加到轮胎上，

●    将所预确定的偏移角δ_i施加到轮胎上，以至于轮胎保持低于抓着力界限，并且测量或者估算与所述的偏移角δ_i对应的偏移轴向力F_i；

●    重复先前的步骤，以计算至少一个的其他对“i”的值(δ_i，  F_i)；

●    确定通过起点和(δ_i，F_i)的直线的斜率的相应值α_i，

●    通过直接计算或者从足够数量的对(α_i，δ_i)得到的合适回归，计算系数A_p，以便模拟一个变化曲线α_i＝f(δ_i，A_p)，

●    通过使用一个预确定的不变量“Invt”，计算一个偏移角值δ^Opt。

同样地，可以通过用实验方法改进测试方法来选择不变量。例如用于在改进期间选择不变量的第一值，如下确定不变量，这将是有益的： $\mathrm{Invt}=\frac{\frac{\mathrm{\μ}}{\mathrm{\δ}}\left({\mathrm{\δ}}^{\mathrm{Opt}}\right)}{\frac{\mathrm{\μ}}{\mathrm{\δ}}(p\·{\mathrm{\δ}}^{\mathrm{Opt}})},$ p有一个低于1的正值。

以一种与上面所说明的相似的方式，可以通过从由线性回归和指数回归构成的组中选择一种回归来计算两个特定参数A_p，参数A和B。

此外，p值可采用0.25到0.75之间的值，通常为0.5。

例3b：在一弯曲处确定车辆的最大可能偏移

本发明的一个用于配有轮胎的车辆的稳定性的应用中，由本发明提出的用于控制轮胎运行的方法，包括一个侧向力最大时，预测轮胎的偏移角值δ(偏移角δ是一个车轮平面在地面上的投影与在地面上的车辆的速度矢量之间的夹角)的阶段，如果在偏移侧向力方面太接近轮胎最大潜力，方法允许向驾驶员发出警告，或者在一个集成在系统中用于自动控制车辆稳定性的更先进的方案中，一旦警告信号出现，自动限制或者减小车速。

本发明也可以被应用到一个主动(在前轴和/或后轴上具有主动转向，或者一个车身侧倾主动控制或者任何用于车辆横向平衡的系统，这样，作用于施加到轮胎上的横向推力)上，也就是说，也能够按照来自用于自动控制车辆横向稳定性的系统的命令反应。

在这点上，因而，本发明扩展到一个用于控制有至少一个轮胎打算在地面上滚动的车辆稳定性的系统，车辆装备有用于控制所选参数(在此以下称为《λ》)的系统，这根据在车辆上所使用的技术(例如所述参数《λ》是用于主动转向的前轮和后轮的转向，或者所述的参数《λ》是用于主动防侧倾的车身侧倾，或者参数《λ》是通过制动引动器(braking actuator)用于稳定控制的制动力……)，根据由车辆驾驶员传递命令到他的控制装置，以及根据由目的在于保持轮胎运行在偏移推力F_target的预确定的目标值的路径控制器传递命令，也就是说在每个轴的轮胎的偏移角有一个直接或者间接的结果，路径控制器使用对应于偏移推力最大值F_target的至少一个偏移角最佳值δ^Opt，所述的控制包括用于执行下列操作的装置(在每个轴上操作宜于——在前轴和后轴上的分配是不同的——，左右轮胎不同，在下文中所陈述的这个原则仅用于一个轮胎，但是本领域的技术人员可以将其用于所有的轮胎)：

●    启动各参数《λ》控制，对于轮胎偏移角的至少两个不同等级“i”，记录各种F_Yi值，和相关的偏移角δ_i，

●    确定通过起点和(δ_i，F_Yi)的直线斜率α_i，

●    通过直接计算或者从足够数量的对(α_i，δ_i)进行合适的回归，尤其是从由线性回归和指数回归构成的组中选择的回归，计算系数A_p，以便模拟一个变化曲线α_i＝f(δ_i，A_p)，

●    通过使用一个预确定的不变量“Invt”，计算与偏移推力最大值F_target相关的一个最佳轮胎偏移角δ^Opt；

●    当偏移角δ接近δ^Opt时产生一个警告信号。

正像前面所说明的，通过由直接计算或者回归产生的模拟公式(上述的变化曲线)计算最佳轮胎偏移角δ^Opt。特别是，用于确定不变量的一个好的方法，如下： $\mathrm{Invt}=\frac{\frac{F}{\mathrm{\δ}}\left({\mathrm{\δ}}^{\mathrm{Opt}}\right)}{\frac{F}{\mathrm{\δ}}(p\·{\mathrm{\δ}}^{\mathrm{Opt}})},$ 再者，尤其是，p有一个在0.25到0.75之间，通常是0.5。

在本发明的一个特定具体实施方式中，一旦产生警告信号，用于控制一个选择参数的系统受到作用，以便保持偏移角δ在最佳值δ^Opt。在本发明的另一个具体实施方式中，一旦产生警告信号，车速受限或者减小。

应该强调，并且这是重要的，有关作为打滑率函数的摩擦系数的利用和作为偏移角函数的偏移推力的利用的方面，它们不是互相排斥，完全相反的。尤其，对于一个自动控制车辆路径的系统，同时利用这两个方面是有利的。这样，本发明的一个方面涉及一种在给定配置中自动控制轮胎运行的方法，其目的在于维持所述的轮胎运行在预确定值的摩擦系数μ，方法包括以下的步骤：

●    为多对“i”值确定估计或者测量值(G_i，μ_i)；

●    计算作为所述轮胎的内在物理特性和现有实际运行配置的函数的轮胎最佳打滑率G^Opt的估计值；

●    自动控制作为在G_{instantaneous}和G^Opt间差值的函数的配置。

●

例4(在金属试样上的拉伸实验)

作为另一种应用情况，所提到的可以由受到作为延长函数的拉伸应力的试样的延伸分析组成(这样使得正好在试样破裂之前停止实验，避免试样猛烈地破裂)。在这种情况下，参数X是延长率；最大延长率从在应力开始时的压力和延伸的测量中估算，并且实验在所选择的接近但低于最大延伸率延伸率处停止。另外，可以估计最大可能压力。

Claims (56)

1.一种用于现象的自动控制方法，其中参数Y作为参数X的的函数按照一个呈现上升、极端值和落下的过程变化，其中参数X的值被自动地控制以保持参数Y的值在一个最佳值，方法包括下列步骤：

对于至少一对“i”值确定估计或者测量(X_i，Y_i)；

确定穿越起点和穿越(X_i，Y_i)直线斜率α_i的相应值；

通过直接计算或者通过从足够数量对的(α_i，X_i)回归计算系数A_p，以便模拟变化曲线α_i＝f(X_i，A_p)，；

通过使用一个预先确定的不变量“Invt”计算一个目标值X_max。

2.根据权利要求1的自动控制方法，其特征在于：自动控制参数X的值，使得保持其在X_max的值。

3.根据权利要求1的自动控制方法，其特征在于：如下确定该不变量： $\mathrm{Invt}=\frac{\frac{Y}{X}\left(X_{\max }\right)}{\frac{Y}{X}(p\·X_{\max })},$ 以及p具有一个小于1的正值。

4.根据权利要求3的自动控制方法，其特征在于：该p值是在0.25和0.75之间。

5.根据权利要求4的自动控制方法，其特征在于：p是0.5。

6.根据权利要求1的自动控制方法，其特征在于：通过直接计算α_i＝Y_i/X_i确定该斜率α_i。

7.根据权利要求1的自动控制方法，其特征在于：通过执行一个适当的回归确定该斜率α_i。

8.根据权利要求1的自动控制方法，其特征在于：执行线性回归： ${\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{XX}}=\mathrm{\Σ}{X}_j^2,$ Σ_XY＝∑X_j·Y_j， ${\mathrm{\α}}_i=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{XY}}}{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{XX}}}.$

9.根据权利要求1的自动控制方法，其特征在于：通过下列线性回归，计算施加于“n”测量或者估算点的两个特定的系数A_p，该系数A和B是： $A^{\mathrm{Lin}}=\frac{n\·\mathrm{\ΣX}\·\mathrm{\α}-\mathrm{\ΣX}\·\mathrm{\Σ\α}}{n\·\mathrm{\Σ}{X}^2-({\mathrm{\ΣX})}^2},$ $B^{\mathrm{Lin}}=\frac{\mathrm{\Σ\α}\·\mathrm{\Σ}{X}^2-\mathrm{\ΣX}\·\mathrm{\α}\·\mathrm{\ΣX}}{n\·\mathrm{\Σ}{X}^2-{\left(\mathrm{\ΣX}\right)}^2}$

10.根据权利要求1的自动控制方法，其特征在于：通过下列指数回归，计算是施加于“n”测量或者估算点的两个特定的系数Ap，该系数A和B是： $A^{\mathrm{Exp}}=\frac{n\·\mathrm{\ΣX}\·\mathrm{Ln}\left(\mathrm{\α}\right)-\mathrm{\ΣX}\·\mathrm{\Σ}\ln \left(\mathrm{\α}\right)}{n\·\mathrm{\Σ}{X}^2-{\left(\mathrm{\ΣX}\right)}^2},$ $B^{\mathrm{Exp}}=\frac{\mathrm{\ΣLn}\left(\mathrm{\α}\right)\·\mathrm{\Σ}{X}^2-\mathrm{\ΣX}\·\mathrm{Ln}\left(\mathrm{\α}\right)\·\mathrm{\ΣX}}{n\·\mathrm{\Σ}{X}^2-{\left(\mathrm{\ΣX}\right)}^2}$

11.根据权利要求9的自动控制方法，其特征在于：如下计算X_max： $X_{\max }=-\frac{B^{\mathrm{Lin}}}{A^{\mathrm{Lin}}}\·\frac{1-\mathrm{Invt}}{1-p\·\mathrm{Invt}},$

并且α＝A^Lin·X+B^Lin

12.根据权利要求10的自动控制方法，其特征在于：如下计算X_max： $X_{\max }=\frac{\mathrm{Ln}\left(\mathrm{Invt}\right)}{p\·A^{\mathrm{Exp}}},$ 并且 $\mathrm{\α}=e^{A^{\mathrm{Exp}}\·X+B^{\mathrm{Exp}}}$

13.根据权利要求9的自动控制方法，其特征在于：此外如下确定Y_max，这里Y^cpeff-lin是一个用实验方法修正的系数：

Y_max＝Y^coeff_lin·X_max·(A^Lin·X_max+B^Lin)

14.根据权利要求10的自动控制方法，其特征在于：此外如下确定Y_max，这里Y^coeff-exp是一个用实验方法修正的系数： $Y_{\max }=Y^{\mathrm{Coeff}\_\exp }\·X_{\max }\·e^{A^{\mathrm{Exp}}\·X_{\max }+B^{\mathrm{Exp}}}$

15.地面接触系统，其特征在于：运动中车辆轮胎运行的特征参数Q作为参数P的函数按照一个呈现上升、极端值以及落下的过程变化，所述参数P的值通过控制器施加，其作用于从包括施加于轮胎的扭矩、轮胎的转向角、轮胎侧倾角以及施加在轮胎上的垂直力的组中选择的至少一个元素，以便保持一个参数Q的值在一选定值上，其中该控制器包括装置：

对于至少一对“i”值确定估计或者测量(P_i，Q_i)；

确定穿越起点和穿越(P_i，Q_i)直线的斜率β_i的对应值；

通过直接计算或者通过从足够数量对的(β_i，P_i)回归计算系数A_p，以便模拟变化曲线β_i＝f(P_i，A_p)；

通过使用一个预先确定的不变量“Invt”计算一个目标值P^Target；

当在P^{Instantaneous}和P^Target之间的差值的绝对值大于一个预定阈值时，变为“主动”模式。

16.用于根据打滑率控制轮胎的运行的方法，其特征在于：方法包括下列步骤：

对于至少一对“i”的值确定估计或者测量(G_i，μ_i)；

确定穿越起点和穿越(G_i，μ_i)直线的斜率α_i的对应值；

通过直接计算或者通过从足够数量对的(α_i，G_i)回归计算系数A_p，以便模拟变化曲线α_i＝f(G_i，A_p)。

17.根据权利要求16的用于依据打滑率控制轮胎的运行的方法，其特征在于：通过使用一个预先确定的不变量“Invt”进行一个最佳打滑率G^Opt的估计。

18.根据权利要求17的用于依据打滑率控制轮胎的运行的方法，其特征在于：自动控制该打滑率G以使其保持在G^Opt。

19.根据权利要求17的用于依据打滑率控制轮胎的运行的方法，其特征在于：该“Invt”的值大体上是0.58。

20.根据权利要求17的用于依据打滑率控制轮胎的运行的方法，其特征在于：如下确定该不变量： $\mathrm{Invt}=\frac{\frac{\mathrm{\μ}}{G}\left(G_{\max }\right)}{\frac{\mathrm{\μ}}{G}(p\·G_{\max })},$ 并且p具有一个小于1的正值。

21.根据权利要求20的用于依据打滑率控制轮胎的运行的方法，其特征在于：该p的值是在0.25和0.75之间。

22.根据权利要求21的用于依据打滑率控制轮胎的运行的方法，其特征在于：p是0.5。

23.根据权利要求17的用于依据打滑率控制轮胎的运行的方法，其特征在于：通过直接计算α_i＝μ_i/G_i确定该斜率α_i。

24.根据权利要求17的用于依据打滑率控制轮胎的运行的方法，其特征在于：通过执行一个适当的回归确定该斜率α_i。

25.根据权利要求17的用于依据打滑率控制轮胎的运行的方法，其特征在于：执行一个线性回归： ${\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{GG}}=\mathrm{\Σ}{G}_J^2,$ ∑_Gμ＝∑G_j·μ_j， ${\mathrm{\α}}_i=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{G\μ}}}{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{GG}}}$

26.根据权利要求17的用于依据打滑率控制轮胎的运行的方法，其特征在于：通过下列线性回归计算施加于“n”测量或者估算点的两个特定的系数A_p，该系数A和B是： $A^{\mathrm{Lin}}=\frac{n\·\mathrm{\ΣG}\·\mathrm{\α}-\mathrm{\ΣG}\·\mathrm{\Σ\α}}{n\·\mathrm{\Σ}{G}^2-{\left(\mathrm{\ΣG}\right)}^2},$ $B^{\mathrm{Lin}}=\frac{\mathrm{\Σ\α}\·\mathrm{\Σ}{G}^2-\mathrm{\ΣG}\·\mathrm{\α}\·\mathrm{\ΣG}}{n\·\mathrm{\Σ}{G}^2-{\left(\mathrm{\ΣG}\right)}^2}$

27.根据权利要求17的用于依据打滑率控制轮胎的运行的方法，其特征在于：通过下列指数回归计算施加于“n”测量或者估算点的两个特定的系数A_p，该系数A和B是： $A^{\mathrm{Exp}}=\frac{n\·\mathrm{\ΣG}\·\mathrm{Ln}\left(\mathrm{\α}\right)-\mathrm{\ΣG}\·\mathrm{\Σl}n\left(\mathrm{\α}\right)}{n\·\mathrm{\Σ}{G}^2-{\left(G\right)}^2},$ $B^{\mathrm{Exp}}=\frac{\mathrm{\ΣLn}\left(\mathrm{\α}\right)\·\mathrm{\Σ}{G}^2-\mathrm{\ΣG}\·\mathrm{Ln}\left(\mathrm{\α}\right)\·G}{n\·\mathrm{\Σ}{G}^2-{\left(\mathrm{\ΣG}\right)}^2}$

28.根据权利要求26的用于依据打滑率控制轮胎的运行的方法，其特征在于：如下计算G^Opt： $G^{\mathrm{Opt}}=-\frac{B^{\mathrm{Lin}}}{A^{\mathrm{Lin}}}\·\frac{1-\mathrm{Invt}}{1-p\·\mathrm{Invt}},$

并且α＝A^Lin·G+B^Lin

29.根据权利要求27的用于依据打滑率控制轮胎的运行的方法，其特征在于：如下计算G^Opt： $G^{\mathrm{Opt}}=\frac{\mathrm{Ln}\left(\mathrm{Invt}\right)}{p\·A^{\mathrm{Exp}}},$ 并且 $\mathrm{\α}=e^{A^{\mathrm{Exp}}\·G+B^{\mathrm{Exp}}}$

30.根据权利要求26的用于依据打滑率控制轮胎的运行的方法，其特征在于：此外如下确定对应于G^Opt的μ值：

μ＝μ^Coeff_lin·G^Opt·(A^Lin·G^Opt+B^Lin)

31.根据权利要求27的用于依据打滑率控制轮胎的运行的方法，其特征在于：此外如下确定μ_max： ${\mathrm{\μ}}_{\max }={\mathrm{\μ}}^{\mathrm{Coeff}\_\exp }\·G^{\mathrm{Opt}}\·e^{A^{\mathrm{Exp}}{G}^{\mathrm{Opt}}+B^{\mathrm{Exp}}}$

32.用于控制轮胎运行的方法，其特征在于：包括一个用于推算轮胎偏移角δ的值的步骤，这里该侧向力是最大的，方法包括下列步骤：

对于至少一对“i”值确定估计(δ_i，F_i)；

确定穿越该起点和穿越(δ_i，F_i)直线的斜率α_i的对应值；

通过直接计算或者通过从足够数量对的(α_i，δ_i)回归计算系数A_p，以便模拟变化曲线α_i＝f(δ_i，A_p)。

33.根据权利要求32的用于控制轮胎的运行的方法，其特征在于：另外包括下列步骤：

通过使用一个预先确定的不变量“Invt”计算该偏移角δ^Opt的值；

当该偏移角δ接近于δ^Opt的时候产生一个警告信号。

34.根据权利要求33的用于控制轮胎的运行的方法，其特征在于：一个选择的参数被自动地控制以使其保持在δ^Opt。

35.根据权利要求33的用于控制轮胎的运行的方法，其特征在于：如果出现该警告信号，自动控制一个选择的参数以降低该偏移角δ。

36.根据权利要求33的用于控制轮胎的运行的方法，其特征在于：如下确定该不变量： $\mathrm{Invt}=\frac{\frac{F}{G}\left({\mathrm{\δ}}^{\mathrm{Opt}}\right)}{\frac{F}{G}(p\·{\mathrm{\δ}}^{\mathrm{Opt}})},$ 并且p具有一个小于1的正值。

37.根据权利要求36的用于控制轮胎的运行的方法，其特征在于：该p的值是在0.25和0.75之间。

38.根据权利要求37的用于控制轮胎的运行的方法，其特征在于：p是0.5。

39.根据权利要求33的用于控制轮胎的运行的方法，其特征在于：通过直接计算α_i＝F_i/δ_i确定该斜率α_i。

40.根据权利要求33的用于自动控制轮胎偏移角δ的方法，其特征在于：通过执行一个适当的回归确定该斜率α_i。

41.根据权利要求33的用于控制轮胎的运行的方法，其特征在于：执行一个线性回归： ${\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\δ\δ}}=\mathrm{\Σ}{\mathrm{\δ}}_j^2,$ ∑_δF＝∑δ_j·F_j， ${\mathrm{\α}}_i=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\δF}}}{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{\δ\δ}}}$

42.根据权利要求33的用于控制轮胎的运行的方法，其特征在于：通过下列线性回归计算施加于“n”测量或者估算点的两个特定的系数A_p，该系数A和B是： $A^{\mathrm{Lin}}=\frac{n\·\mathrm{\Σ\δ}\·\mathrm{\α}-\mathrm{\Σ\δ}\·\mathrm{\Σ\α}}{n\·\mathrm{\Σ}{\mathrm{\δ}}^2-{\left(\mathrm{\Σ\δ}\right)}^2},$ $B^{\mathrm{Lin}}=\frac{\mathrm{\Σ\α}\·\mathrm{\Σ}{\mathrm{\δ}}^2-\mathrm{\Σ\δ}\·\mathrm{\α}\·\mathrm{\Σ\δ}}{n\·\mathrm{\Σ}{\mathrm{\δ}}^2-{\left(\mathrm{\Σ\δ}\right)}^2}$

43.根据权利要求33的用于控制轮胎的运行的方法，其特征在于：通过下列指数回归计算该二个特定的系数A_p，该系数A和B是： $A^{\mathrm{Exp}}=\frac{n\·\mathrm{\Σ\δ}\·\mathrm{Ln}\left(\mathrm{\α}\right)-\mathrm{\Σ\δ}\·\mathrm{\Σ}\ln \left(\mathrm{\α}\right)}{n\·\mathrm{\Σ}{\mathrm{\δ}}^2-{\left(\mathrm{\δ}\right)}^2},$ $B^{\mathrm{Exp}}=\frac{\mathrm{\ΣLn}\left(\mathrm{\α}\right)\·\mathrm{\Σ}{\mathrm{\δ}}^2-\mathrm{\Σ\δ}\·\mathrm{Ln}\left(\mathrm{\α}\right)\·\mathrm{\δ}}{n\·\mathrm{\Σ}{\mathrm{\δ}}^2-{\left(\mathrm{\Σ\δ}\right)}^2}$

44.根据权利要求42的用于控制轮胎的运行的方法，其特征在于：如下计算δ^Opt： ${\mathrm{\δ}}^{\mathrm{Opt}}=-\frac{B^{\mathrm{Lin}}}{A^{\mathrm{Lin}}}\·\frac{1-\mathrm{Invt}}{1-p\·\mathrm{Invt}},$

并且α＝A^Lin·δ+B^Lin

45.根据权利要求43的用于控制轮胎的运行的方法，其特征在于：如下计算δ^Opt： ${\mathrm{\δ}}^{\mathrm{Opt}}=\frac{\mathrm{Ln}\left(\mathrm{Invt}\right)}{p\·A^{\mathrm{Exp}}},$ 并且 $\mathrm{\α}=e^{A^{\mathrm{Exp}}\·\mathrm{\δ}+B^{\mathrm{Exp}}}$

46.根据权利要求42的用于控制轮胎的运行的方法，其特征在于：此外如下确定F_target：

F^Target＝F^Coeff_lin·δ^Opt·(A^Lin·δ^Opt+B^Lin)

47.根据权利要求43的用于控制轮胎的运行的方法，其特征在于：此外如下确定F_target： $F^{T\arg \mathrm{et}}=F^{\mathrm{Coef}\underset{\‾}{f}\mathrm{lin}}\·{\mathrm{\δ}}^{\mathrm{Opt}}\·e^{A^{\mathrm{Exp}}\·{\mathrm{\δ}}^{\mathrm{Opt}}+B^{\mathrm{Exp}}}$

48.用于依据打滑率测试轮胎的方法，其特征在于：包括下列步骤：

使该轮胎在一个选择的地面上滚动；

给该轮胎施加一个预定的荷载F_Z1；

给该轮胎施加一个预定的打滑率；

测量或者估算该轮胎的轴向力F_X1

计算该摩擦系数值μ₁＝F_X1/F_Z1；

重复先前步骤，以用于计算对于至少一个其他对“i”应力F_Xi/F_Zi的至少一个其他值“i”的摩擦系数μ_i，并且测量该相关的打滑率G_i；

对于该摩擦系数的各计算值，确定穿越该起点和穿越(G_i，μ₁)直线的斜率α_i；

通过直接计算或者通过从足够数量对的(α_i，G_i)一个合适的回归计算系数A_p，以便模拟变化曲线α_i＝f(G_i，A_p)。

通过使用一个预先确定的不变量“Invt”，计算一个能够获得该摩擦系数G^Opt预定值的最佳打滑率。

49.根据权利要求48的测试方法，其特征在于：如下确定该不变量： $\mathrm{Invt}=\frac{\frac{\mathrm{\μ}}{G}\left(G_{\max }\right)}{\frac{\mathrm{\μ}}{G}(p\·G_{\max })},$ 并且p具有一个小于1的正值。

50.用于依据偏移测试轮胎的方法，其特征在于：包括下列步骤：

使该轮胎在地面上滚动；

给该轮胎施加一个预定的荷载F_Z1；

施加一个预先确定的偏移角δ_i给该轮胎，使得该轮胎保持抓着力限度之下，并且测量或者估算对应于所述偏移角δ_i的偏移轴向力F_i；

重复先前用于计算至少一个其他对“i”值的(δ_i，F_i)的步骤；

确定穿越该起点和穿越(δ_i，F_i)直线的斜率α_i的对应值；

通过直接计算或者通过从足够数量对的(α_i，δ_i)一个合适的回归计算系数A_p，以便模拟变化曲线α_i＝f(δ_i，A_p)。

通过使用一个预先确定的不变量“Invt”计算该偏移角δ^Opt的值。

51.根据权利要求50的测试方法，其特征在于：如下确定不变量： $\mathrm{Invt}=\frac{\frac{\mathrm{\μ}}{\mathrm{\δ}}\left({\mathrm{\δ}}^{\mathrm{Opt}}\right)}{\frac{\mathrm{\μ}}{\mathrm{\δ}}(p\·{\mathrm{\δ}}^{\mathrm{Opt}})},$ 并且p具有一个小于1的正值。

52.根据权利要求48至51的一个的测试方法，其特征在于：通过一个从由线性回归和指数回归组成的分组中选择的回归计算该系数A_p。

53.根据权利要求48和50的一个的测试方法，用于自动地控制根据权利要求35的轮胎偏移角δ，其中该p的值是在0.25和0.75之间。

54.根据权利要求49和51的一个的测试方法，用于自动地控制根据权利要求36的轮胎偏移角δ，其中p是0.5。

55.根据权利要求1至14和17至54的任一权利要求的方法，其特征在于：在方法的改进中使用不变量“Invt”作为调节变量。

56.用于以给定的配置自动控制轮胎运行的方法，目的在于保持轮胎的所述运行在一个摩擦系数μ预先确定的值上，其特征在于：方法包括下列步骤：

对于多对“i”值确定估计或者测量(G_i，μ_i)；

计算作为所述轮胎的固有物理特性和现有实际运行配置的函数的一个该轮胎的最佳打滑率G^Opt的估计，G^Opt的变化而变；

自动控制作为G_{instantaneous}和G^Opt之间差值的函数的该配置。

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