汽车电子稳定控制系统传感器故障诊断和容错控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种汽车电子稳定控制系统传感器故障诊断和容错控制方法，包括以下步骤：设置汽车电子稳定控制系统传感器故障诊断系统；设置方向盘转角阈值、横摆角速度阈值、侧向加速度阈值和时间阈值；测量方向盘转角实际值，估算方向盘转角估算值，计算方向盘转角残差；比较方向盘转角残差和方向盘转角阈值，确定方向盘转角传感器是否发生故障。测量横摆角速度实际值，估算横摆角速度估算值，比较横摆角速度残差和横摆角速度阈值，确定横摆角速度传感器是否发生故障。测量侧向加速度实际值，估算侧向加速度估算值，比较侧向加速度残差和侧向加速度阈值，确定侧向加速度传感器是否发生故障。本发明专利技术可广泛应用于汽车传感器故障诊断和容错控制中。

【技术实现步骤摘要】
汽车电子稳定控制系统传感器故障诊断和容错控制方法
本专利技术涉及一种汽车传感器故障诊断和容错控制方法，特别是关于一种汽车电子稳定控制系统传感器故障诊断和容错控制方法。
技术介绍
汽车电子稳定控制系统(ESC)是汽车
重要的主动安全系统，是汽车防抱死制动系统(ABS)和牵引力控制系统(TCS)功能的进一步扩展，并在此基础上，增加了方向盘转角传感器、横摆角速度传感器和侧向加速度传感器。当方向盘转角传感器、横向加速度传感器和横摆角速度传感器的信号表明汽车转向不足或者过度转向时，电子稳定控制系统会控制单个或多个车轮进行主动制动，调整汽车的车身姿态，使车辆保持稳定状态，从而保证汽车安全。当方向盘转角传感器、横摆角速度传感器和侧向加速度传感器中的任何一个传感器发生故障，汽车安全性将会降低，原因包括两方面：(1)如果车辆在稳定状态下，而传感器发生了故障，电子稳定控制系统会因为错误信号误触发，车轮发生主动制动，影响行车安全；(2)如果电子稳定控制系统能够识别出传感器故障，但是不能进行容错控制，当车辆进入不稳定状态时电子稳定控制系统失效，不能对车辆状态进行主动调整，汽车存在严重的安全隐患。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种能够准确诊断方向盘转角传感器、横摆角速度传感器和侧向加速度传感器是否发生故障，并且当识别出传感器故障后，能够实现传感器故障容错控制，保证电子稳定控制系统正常工作的汽车电子稳定控制系统传感器故障诊断和容错控制方法。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种汽车电子稳定控制系统传感器故障诊断和容错控制方法，其包括以下步骤：1)设置汽车电子稳定控制系统传感器故障诊断系统，其包括方向盘转角传感器、横摆角速度传感器、侧向加速度传感器、方向盘转角估算模块、方向盘转角传感器诊断模块、横摆角速度估算模块、横摆角速度诊断模块、侧向加速度估算模块、侧向加速度诊断模块和容错控制模块；2)设置方向盘转角阈值Δδ(Threshold)、横摆角速度阈值Δγ(Threshold)、侧向加速度阈值Δay(Threshold)和时间阈值T(Threshold)；3)方向盘转角传感器测量方向盘转角实际值δ0，并将方向盘转角实际值δ0的信号输送至方向盘转角传感器诊断模块，方向盘转角估算模块估算方向盘转角估算值并将方向盘转角估算值的信号输送至方向盘转角传感器诊断模块，方向盘转角传感器诊断模块根据接收到的信号计算方向盘转角残差Δδ，计算公式如下：4)比较方向盘转角残差Δδ和方向盘转角阈值Δδ(Threshold)，若Δδ＜Δδ(Threshold)，进入步骤5)；则；若Δδ＞Δδ(Threshold)，则测量方向盘转角残差Δδ大于方向盘转角阈值Δδ(Threshold)持续的时间T1，若T1＜T(Threshold)，则进入步骤5)；否则，进入步骤6)；5)方向盘转角传感器诊断模块确定方向盘转角传感器正常，并将方向盘转角实际值δ0和方向盘转角估算值的信号输送至容错控制模块，容错控制模块输出方向盘转角值为进入步骤7)；6)方向盘转角传感器诊断模块确定方向盘转角传感器发生故障，并将方向盘转角实际值δ0和方向盘转角估算值的信号输送至容错控制模块，容错控制模块输出方向盘转角值为方向盘转角估算值横摆角速度值为横摆角速度实际值γ0，侧向加速度值为侧向加速度实际值ay0，容错控制模块中的方向盘转角传感器报警灯报警提醒，诊断停止；7)横摆角速度传感器测量横摆角速度实际值γ0，并将横摆角速度实际值γ0的信号输送至横摆角速度诊断模块，横摆角速度估算模块估算横摆角速度估算值并将横摆角速度估算值的信号输送至横摆角速度诊断模块，横摆角速度诊断模块根据接收到的信号计算横摆角速度残差Δγ，计算公式如下：8)比较横摆角速度残差Δγ和横摆角速度阈值Δγ(Threshold)，若Δγ＜Δγ(Threshold)，进入步骤9)；若Δγ＞Δγ(Threshold)，则测量横摆角速度残差Δγ大于横摆角速度阈值Δγ(Threshold)持续的时间T2，若T2＜T(Threshold)，进入步骤9)；否则，进入步骤10)；9)横摆角速度诊断模块确定横摆角速度传感器正常，并将横摆角速度实际值γ0和横摆角速度估算值的信号输送至容错控制模块，容错控制模块输出横摆角速度值为进入步骤11)；10)横摆角速度诊断模块确定横摆角速度传感器发生故障，并将横摆角速度实际值γ0和横摆角速度估算值的信号输送至容错控制模块，容错控制模块输出横摆角速度值为横摆角速度估算值方向盘转角值为方向盘转角实际值δ0，侧向加速度值为侧向加速度实际值ay0，容错控制模块10中的横摆角速度传感器报警灯报警提醒，诊断停止；11)侧向加速度传感器测量侧向加速度实际值ay0，并将侧向加速度实际值ay0的信号输送至侧向加速度诊断模块，侧向加速度估算模块估算侧向加速度估算值并将侧向加速度估算值的信号输送至侧向加速度诊断模块，侧向加速度诊断模块根据接收到的信号计算侧向加速度残差Δay，计算公式如下：12)比较侧向加速度残差Δay和侧向加速度阈值Δay(Threshold)，若Δay＜Δay(Threshold)，进入步骤13)；则若Δay＞Δay(Threshold)，则测量侧向加速度残差Δay大于侧向加速度阈值Δay(Threshold)持续的时间T3，若T3＜T(Threshold)，进入步骤13)；否则，进入步骤14)；13)侧向加速度诊断模块确定侧向加速度传感器正常，并将侧向加速度实际值ay0和侧向加速度估算值的信号输送至容错控制模块，容错控制模块输出侧向加速度值为进入步骤3)，进行下一个诊断循环；14)侧向加速度诊断模块确定侧向加速度传感器发生故障，并将侧向加速度实际值ay0和侧向加速度估算值的信号输送至容错控制模块，容错控制模块输出侧向加速度值为侧向加速度估算值方向盘转角值为方向盘转角实际值δ0，横摆角速度值为横摆角速度值γ0，容错控制模块中的侧向加速度传感器报警灯报警提醒，诊断停止。所述步骤2)中，方向盘转角阈值Δδ(Threshold)、横摆角速度阈值Δγ(Threshold)和侧向加速度阈值Δay(Threshold)的设置采用动态阈值的选取方法，包括以下步骤：(1)根据车辆与轮胎的参数确定方向盘转角阈值的两个取值为Δδ1(Threshold)和Δδ2(Threshold)，横摆角速度阈值的两个取值为Δγ1(Threshold)和Δγ2(Threshold)，侧向加速度阈值的两个取值为Δay1(Threshold)和Δay2(Threshold)，其中Δδ1(Threshold)＜Δδ2(Threshold)，Δγ1(Threshold)＜Δγ2(Threshold)，Δay1(Threshold)＜Δay2(Threshold)；(2)引入方向盘转角阈值判断条件Tδ，横摆角速度阈值判断条件Tγ，侧向加速度阈值判断条件其中，Tδ、Tγ、的表达式如下：式中，u为汽车车速，γ为横摆角速度，ay为侧向加速度，αf为前轮侧偏角，g为重力加速度；(3)若Tδ＝0，则方向盘转角阈值Δδ(Threshold)＝Δδ1(Threshold)，若Tδ＝1，则方向盘转角阈值Δδ(Threshold)＝Δδ2(T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车电子稳定控制系统传感器故障诊断和容错控制方法，其包括以下步骤：1)设置汽车电子稳定控制系统传感器故障诊断系统，其包括方向盘转角传感器、横摆角速度传感器、侧向加速度传感器、方向盘转角估算模块、方向盘转角传感器诊断模块、横摆角速度估算模块、横摆角速度诊断模块、侧向加速度估算模块、侧向加速度诊断模块和容错控制模块；2)设置方向盘转角阈值Δδ(Threshold)、横摆角速度阈值Δγ(Threshold)、侧向加速度阈值Δay(Threshold)和时间阈值T(Threshold)；3)方向盘转角传感器测量方向盘转角实际值δ0，并将方向盘转角实际值δ0的信号输送至方向盘转角传感器诊断模块，方向盘转角估算模块估算方向盘转角估算值并将方向盘转角估算值的信号输送至方向盘转角传感器诊断模块，方向盘转角传感器诊断模块根据接收到的信号计算方向盘转角残差Δδ，计算公式如下：Δδ=|δ0-δ^|;]]>4)比较方向盘转角残差Δδ和方向盘转角阈值Δδ(Threshold)，若Δδ＜Δδ(Threshold)，进入步骤5)；则；若Δδ＞Δδ(Threshold)，则测量方向盘转角残差Δδ大于方向盘转角阈值Δδ(Threshold)持续的时间T1，若T1＜T(Threshold)，则进入步骤5)；否则，进入步骤6)；5)方向盘转角传感器诊断模块确定方向盘转角传感器正常，并将方向盘转角实际值δ0和方向盘转角估算值的信号输送至容错控制模块，容错控制模块输出方向盘转角值为进入步骤7)；6)方向盘转角传感器诊断模块确定方向盘转角传感器发生故障，并将方向盘转角实际值δ0和方向盘转角估算值的信号输送至容错控制模块，容错控制模块输出方向盘转角值为方向盘转角估算值横摆角速度值为横摆角速度实际值γ0，侧向加速度值为侧向加速度实际值ay0，容错控制模块中的方向盘转角传感器报警灯报警提醒，诊断停止；7)横摆角速度传感器测量横摆角速度实际值γ0，并将横摆角速度实际值γ0的信号输送至横摆角速度诊断模块，横摆角速度估算模块估算横摆角速度估算值并将横摆角速度估算值的信号输送至横摆角速度诊断模块，横摆角速度诊断模块根据接收到的信号计算横摆角速度残差Δγ，计算公式如下：Δγ=|γ0-γ^|;]]>8)比较横摆角速度残差Δγ和横摆角速度阈值Δγ(Threshold)，若Δγ＜Δγ(Threshold)，进入步骤9)；若Δγ＞Δγ(Threshold)，则测量横摆角速度残差Δγ大于横摆角速度阈值Δγ(Threshold)持续的时间T2，若T2＜T(Threshold)，进入步骤9)；否则，进入步骤10)；9)横摆角速度诊断模块确定横摆角速度传感器正常，并将横摆角速度实际值γ0和横摆角速度估算值的信号输送至容错控制模块，容错控制模块输出横摆角速度值为进入步骤11)；10)横摆角速度诊断模块确定横摆角速度传感器发生故障，并将横摆角速度实际值γ0和横摆角速度估算值的信号输送至容错控制模块，容错控制模块输出横摆角速度值为横摆角速度估算值方向盘转角值为方向盘转角实际值δ0，侧向加速度值为侧向加速度实际值ay0，容错控制模块10中的横摆角速度传感器报警灯报警提醒，诊断停止；11)侧向加速度传感器测量侧向加速度实际值ay0，并将侧向加速度实际值ay0的信号输送至侧向加速度诊断模块，侧向加速度估算模块估算侧向加速度估算值并将侧向加速度估算值的信号输送至侧向加速度诊断模块，侧向加速度诊断模块根据接收到的信号计算侧向加速度残差Δay，计算公式如下：Δay=|ay0-a^y|;]]>12)比较侧向加速度残差Δay和侧向加速度阈值Δay(Threshold)，若Δay＜Δay(Threshold)，进入步骤13)；则若Δay＞Δay(Threshold)，则测量侧向加速度残差Δay大于侧向加速度阈值Δay(Threshold)持续的时间T3，若T3＜T(Threshold)，进入步骤13)；否则，进入步骤14)；13)侧向加速度诊断模块确定侧向加速度传感器正常，并将侧向加速度实际值ay0和侧向加速度估算值的信号输送至容错控制模块，容错控制模块输出侧向加速度值为进入步骤3)，进行下一个诊断循环；14)侧向加速度诊断模块确定侧向加速度传感器发生故障，并将侧向加速度实际值ay0和侧向加速度估算值的信号输送至容错控制模块，容错控制模块输出侧向加速度值为侧向加速度估算值方向盘转角值为方向盘转角实际值δ0，横摆角速度值为横摆角速度值γ0，容错控制模块中的侧向加速度传感器报警灯报警提醒，诊断停止。...

【技术特征摘要】
1.一种汽车电子稳定控制系统传感器故障诊断和容错控制方法，其包括以下步骤：1)设置汽车电子稳定控制系统传感器故障诊断系统，其包括方向盘转角传感器、横摆角速度传感器、侧向加速度传感器、方向盘转角估算模块、方向盘转角传感器诊断模块、横摆角速度估算模块、横摆角速度诊断模块、侧向加速度估算模块、侧向加速度诊断模块和容错控制模块；2)设置方向盘转角阈值Δδ(Threshold)、横摆角速度阈值Δγ(Threshold)、侧向加速度阈值Δay(Threshold)和时间阈值T(Threshold)；3)方向盘转角传感器测量方向盘转角实际值δ0，并将方向盘转角实际值δ0的信号输送至方向盘转角传感器诊断模块，方向盘转角估算模块估算方向盘转角估算值并将方向盘转角估算值的信号输送至方向盘转角传感器诊断模块，方向盘转角传感器诊断模块根据接收到的信号计算方向盘转角残差Δδ，计算公式如下：4)比较方向盘转角残差Δδ和方向盘转角阈值Δδ(Threshold)，若Δδ＜Δδ(Threshold)，进入步骤5)；则；若Δδ＞Δδ(Threshold)，则测量方向盘转角残差Δδ大于方向盘转角阈值Δδ(Threshold)持续的时间T1，若T1＜T(Threshold)，则进入步骤5)；否则，进入步骤6)；5)方向盘转角传感器诊断模块确定方向盘转角传感器正常，并将方向盘转角实际值δ0和方向盘转角估算值的信号输送至容错控制模块，容错控制模块输出方向盘转角值为进入步骤7)；6)方向盘转角传感器诊断模块确定方向盘转角传感器发生故障，并将方向盘转角实际值δ0和方向盘转角估算值的信号输送至容错控制模块，容错控制模块输出方向盘转角值为方向盘转角估算值横摆角速度值为横摆角速度实际值γ0，侧向加速度值为侧向加速度实际值ay0，容错控制模块中的方向盘转角传感器报警灯报警提醒，诊断停止；7)横摆角速度传感器测量横摆角速度实际值γ0，并将横摆角速度实际值γ0的信号输送至横摆角速度诊断模块，横摆角速度估算模块估算横摆角速度估算值并将横摆角速度估算值的信号输送至横摆角速度诊断模块，横摆角速度诊断模块根据接收到的信号计算横摆角速度残差Δγ，计算公式如下：8)比较横摆角速度残差Δγ和横摆角速度阈值Δγ(Threshold)，若Δγ＜Δγ(Threshold)，进入步骤9)；若Δγ＞△γ(Threshold)，则测量横摆角速度残差△γ大于横摆角速度阈值△γ(Threshold)持续的时间T2，若T2＜T(Threshold)，进入步骤9)；否则，进入步骤10)；9)横摆角速度诊断模块确定横摆角速度传感器正常，并将横摆角速度实际值γ0和横摆角速度估算值的信号输送至容错控制模块，容错控制模块输出横摆角速度值为进入步骤11)；10)横摆角速度诊断模块确定横摆角速度传感器发生故障，并将横摆角速度实际值γ0和横摆角速度估算值的信号输送至容错控制模块，容错控制模块输出横摆角速度值为横摆角速度估算值方向盘转角值为方向盘转角实际值δ0，侧向加速度值为侧向加速度实际值ay0，容错控制模块10中的横摆角速度传感器报警灯报警提醒，诊断停止；11)侧向加速度传感器测量侧向加速度实际值ay0，并将侧向加速度实际值ay0的信号输送至侧向加速度诊断模块，侧向加速度估算模块估算侧向加速度估算值并将侧向加速度估算值的信号输送至侧向加速度诊断模块，侧向加速度诊断模块根据接收到的信号计算侧向加速度残差△ay，计算公式如下：12)比较侧向加速度残差△ay和侧向加速度阈值△ay(Threshold)，若△ay＜△ay(Threshold)，进入步骤13)；则若△ay＞△ay(Threshold)，则测量侧向加速度残差△ay大于侧向加速度阈值△ay(Threshold)持续的时间T3，若T3＜T(Threshold)，进入步骤13)；否则，进入步骤14)；13)侧向加速度诊断模块确定侧向加速度传感器正常，并将侧向加速度实际值ay0和侧向加速度估算值的信号输送至容错控制模块，容错控制模块输出侧向加速度值为进入步骤3)，进行下一个诊断循环；14)侧向加速度诊断模块确定侧向加速度传感器发生故障，并将侧向加速度实际值ay0和侧向加速度估算值的信号输送至容错控制模块，容错控制模块输出侧向加速度值为侧向加速度估算值方向盘转角值为方向盘转角实际值δ0，横摆角速度值为横摆角速度值γ0，容错控制模块中的侧向加速度传感器报警灯报警提醒，诊断停止。2.如权利要求1所述的一种汽车电子稳定控制系统传感器故障诊断和容错控制方法，其特征在于：所述步骤2)中，方向盘转角阈值△δ(Threshold)、横摆角速度阈值△γ(Threshold)和侧向加速度阈值△ay(Threshold)的设置采用动态阈值的选取方法，包括以下步骤：(1)根据车辆与轮胎的参数确定方向盘转角阈值的两个取值为Δδ1(Threshold)和Δδ2(Threshold)，横摆角速度阈值的两个取值为Δγ1(Threshold)和Δγ2(Threshold)，侧向加速度阈值的两个取值为Δay1(Threshold)和Δay2(Threshold)，其中Δδ1(Threshold)＜Δδ2(Threshold)，△γ1(Threshold)＜△γ2(Threshold)，Δay1(Threshold)＜Δay2(Threshold)；(2)引入方向盘转角阈值判断条件Tδ，横摆角速度阈值判断条件Tγ，侧向加速度阈值判断条件其中，Tδ、Tγ、的表达式如下：式中，u为汽车车速，γ为横摆角速度，ay为侧向加速度，αf为前轮侧偏角，g为重力加速度；(3)若Tδ＝0，则方向盘转角阈值Δδ(Threshold)＝Δδ1(Threshold)，若Tδ＝1，则方向盘转角阈值Δδ(Threshold)＝Δδ2(Threshold)；若Tγ＝0，则横摆角速度阈值Δγ(Threshold)＝Δγ1(Threshold)，若Tγ＝1，则横摆角速度阈值Δγ(Threshold)＝Δγ2(Threshold)，若则侧向加速度阈值Δay(Threshold)＝△ay1(Threshold)；若则侧向加速度阈值Δay(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亮，李辉，赵洵，刘力福，陆逸适，高荣，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11