一种车道偏离辅助控制系统的转矩分配控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种车道偏离辅助控制系统的转矩分配控制方法，包括：根据车道偏离辅助控制系统发送的力矩指令进行优化，后得到各轮毂电机目标转矩；将所述各轮毂电机目标转矩发送给车辆的各个电机；且优化时，满足一定的限制条件；每个轮毂电机采用永磁无刷电机，且设计电机模型表征为：

【技术实现步骤摘要】
一种车道偏离辅助控制系统的转矩分配控制方法
本专利技术涉及轮毂电机驱动汽车辅助驾驶控制
，尤其涉及一种车道偏离辅助控制系统的转矩分配控制方法，及所述车道偏离辅助控制系统的控制方法。
技术介绍
车道偏离辅助系统(Lanedepartureassistancesystem,LDAS)作为智能驾驶技术的重要组成部分，车道偏离辅助控制系统作为辅助驾驶的重要内容，其研究有基于转向系统作为底层执行进行车道偏离辅助，该方式存在一定的局限性：(1)驾驶员的转向输入对辅助控制系统产生干扰，辅助控制系统输出的转向力也会给驾驶员造成一定的不适；(2)人机同时对转向进行控制，若二者协调不一致或发生冲突，将加重驾驶员操纵负担，影响车辆行驶安全。也有通过差动制动的方式实现车道偏离辅助，可尽量避免驾驶员与控制系统之间的干扰，然而采用差动制动会对车速产生一定影响。以上关于车道偏离辅助控制系统的研究主要是针对传统内燃机汽车以及基于传统的具有单一动力源输出的底盘结构的电动汽车。而轮毂电机驱动汽车作为电动汽车的一种特殊结构，具有四轮转矩独立可控，电机转矩响应迅速，控制灵活等优点，其在智能驾驶以及辅助驾驶的控制方面有着传统单一动力源输出的底盘结构的汽车无可比拟的优势。针对轮毂电机驱动汽车，统筹考虑决策、控制和执行，在保证纵向总的驱动力要求的同时通过对四轮转矩进行主动分配，设计轮毂电机驱动汽车车道偏离辅助控制系统。由于所设计的车道偏离辅助控制系统以四个轮毂电机作为执行机构，而不是以方向盘作为执行机构，所以能有效解决传统内燃机汽车在基于转向设计车道偏离辅助系统时存在的驾驶员和控制系统相互干扰的问题。由于是在满足总的纵向力需求的前提下对四轮电机进行主动转矩分配，所以也能有效解决传统汽车基于差动制动设计车道偏离辅助控制系统时存在对车速产生影响的问题。
技术实现思路
为了适应更多工况，同时能够有效提高车辆在极限工况下的操纵稳定性，本专利技术提供一种车道偏离辅助控制系统的转矩分配控制方法，及所述车道偏离辅助控制系统的控制方法。本专利技术的解决方案是：一种车道偏离辅助控制系统的转矩分配控制方法，其包括以下步骤：步骤一、根据所述车道偏离辅助控制系统发送的力矩指令进行优化，后得到各轮毂电机目标转矩Tfl、Tfr、Trl、Trr；其中，所述力矩指令包括全部轮毂电机总的横摆力矩M以及全部轮毂电机总的纵向驱动转矩Tq，优化过程如下：Ti为分配给各电机的目标转矩，i＝fl,fr,rl,rr分别表示左前、右前、左后、右后车轮的轮毂电机，Tfl、Tfr、Trl、Trr分别表示分配给左前、右前、左后、右后车轮的轮毂电机的目标转矩；Fzi为各轮垂向力，Ci为各轮转矩分配的权重系数，Reff为车轮半径，μ为路面附着系数，δ为前轮转角，c为轮距；Tmax为电机峰值转矩，r为车轮有效滚动半径；步骤二、将各轮毂电机目标转矩Tfl、Tfr、Trl、Trr分别发送给车辆的相应轮毂电机；其中，每个轮毂电机采用永磁无刷电机，且设计电机模型表征为：式中Tmi为电机输出转矩，Twi为轮毂电机的目标转矩，P为轮毂电机的磁极对数，φ为轮毂电机的转子磁链，R为轮毂电机的电阻，Lm为轮毂电机的互感，Ls为轮毂电机的自感，s为拉普拉斯算子，Tp为轮毂电机的驱动电路开关周期。本专利技术还提供一种轮毂电机驱动汽车车道偏离辅助控制方法，其包括：根据车辆的跨道时间边界τ1、τ2以及动态DLC边界e1、e2，在三种驾驶模式中选择一种驾驶模式输出；其中，所述三种驾驶模式为：只有电子差速控制器控制的自由驾驶模式、只有主动差动转向控制器控制的主动驾驶模式、所述电子差速控制器和所述主动差动转向控制器协同控制的辅助驾驶模式；制定与所述三种驾驶模式一一对应的三种驾驶控制方法，并根据选择的驾驶模式启动相对应的驾驶控制方法；其中，所述三种驾驶控制方法为：只有所述电子差速控制器控制的电子差速控制方法、只有所述主动差动转向控制器控制的主动差动转向控制方法、所述电子差速控制器和所述主动差动转向控制器协同控制的协调控制方法；根据选择的驾驶控制方法进行车辆的转矩分配，其中，转矩分配时采用上述车道偏离辅助控制系统的转矩分配控制方法。作为上述方案的进一步改进，跨道时间边界τ1、τ2分别为：其中，t1为最小跨道时间，t'为驾驶员反应时间，t”为执行机构响应时间；当跨道时间tT＜t1+t”时，定义属于只有主动差动转向控制器控制的驾驶模式；当t1+t”＜tT＜t1+t'+t”时，定义属于所述电子差速控制器和所述主动差动转向控制器协同控制的辅助驾驶模式；当tT＞t1+t'+t”时，定义属于只有电子差速控制器控制的自由驾驶模式。优选地，最小跨道时间t1为：其中，vyt为车辆侧向速度，aymax为车辆极限侧向加速度；跨道时间tT为：其中，DLC为跨道距离(以左跨道为例，DLC表示车辆保持当前行驶状态，左前轮从当前位置行驶到车道线边缘时，左前轮所经过的距离，注释：DLC与DLC分别代表不同的意思，DLC表示跨道距离，而DLC(distancetolanecenture)表示距车道中心线的距离，其值大小用e表示)；v为车速；ωr为车辆的实际横摆角速度ωr；为偏航角；yl为车辆质心到左车道线的距离；a为车辆质心到前轴的距离；lf为前轮距；yll为左前轮到左车道线的距离；Rv为转弯半径。再优选地，所述车道偏离辅助控制方法还包括：一、确定DLC边界e1和e2采用三层前馈网络，输入层神经元的个数为3，分别为车速v、路面附着系数μ以及道路曲率ρ；隐含层神经元个数为8；输出层神经元个数为2，分别为两个DLC边界e1和e2；其中，令输入变量X＝[x1(n)；x2(n)；x3(n)]；x1(n)表示车速v；x2(n)表示路面附着系数μ；x3(n)表示道路曲率ρ，n为采样时刻；第k层的输出用y(k)(n)，(k＝1,2,3)表示，隐含层及输出层的激活函数为：输出层的输出分别为：y1(3)(n)＝e1，y2(3)(n)＝e2；神经元j在第n步迭代时输出误差信号定义为：ej(n)＝dj(n)-yj(n)，其中，dj(n)为目标输出，yj(n)为网络输出；二、获取特征向量获取当前时刻车辆的特征量(τe)，即τ为跨道时间的倒数，e为车辆质心距车道中心线的距离；三、计算关联函数特征量(τe)对应的点为P3点，即P3(τe)，O为坐标原点，关联函数计算公式如下：其中，X表示自由驾驶模式对应的域，X1表示辅助驾驶模式对应的域，X2表示主动驾驶模式对应的域，Ks表示关联函数，P1点含义：P3点与坐标原点O点的连线与可拓集合中自由驾驶模式对应的域的边界相交，相交点即为P1，P2点含义：P3点与坐标原点O点的连线与可拓集合中辅助驾驶模式对应的域的边界相交，相交点即为P2；其中，Ks＞1表示特征量处于自由驾驶模式对应的域，此时，驾驶员占据完全的主动权；0＜Ks＜1时特征量处于辅助驾驶模式对应的域，驾驶员与控制系统同时驾驶车辆；Ks＜0时特征量处于主动驾驶模式对应的域，控制系统占据驾驶主动权。作为上述方案的进一步改进，所述协调控制方法包括以下步骤：步骤S11，根据驾驶员输入的一个方向盘转角δf，计算出理想横摆角速度ωd；步骤S12，所述电子差速控制器根据横摆角速度ωd，计算力矩Mb；步骤S13，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车道偏离辅助控制系统的转矩分配控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤一、根据所述车道偏离辅助控制系统发送的力矩指令进行优化，后得到各轮毂电机目标转矩Tfl、Tfr、Trl、Trr；其中，所述力矩指令包括全部轮毂电机总的横摆力矩M以及全部轮毂电机总的纵向驱动转矩Tq，优化过程如下：

【技术特征摘要】
1.一种车道偏离辅助控制系统的转矩分配控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤一、根据所述车道偏离辅助控制系统发送的力矩指令进行优化，后得到各轮毂电机目标转矩Tfl、Tfr、Trl、Trr；其中，所述力矩指令包括全部轮毂电机总的横摆力矩M以及全部轮毂电机总的纵向驱动转矩Tq，优化过程如下：Ti为分配给各电机的目标转矩，i＝fl,fr,rl,rr分别表示左前、右前、左后、右后车轮的轮毂电机，Tfl、Tfr、Trl、Trr分别表示分配给左前、右前、左后、右后车轮的轮毂电机的目标转矩；Fzi为各轮垂向力，Ci为各轮转矩分配的权重系数，Reff为车轮半径，μ为路面附着系数，δ为前轮转角，c为轮距；Tmax为电机峰值转矩，r为车轮有效滚动半径；步骤二、将各轮毂电机目标转矩Tfl、Tfr、Trl、Trr分别发送给车辆的相应轮毂电机；其中，每个轮毂电机采用永磁无刷电机，且设计电机模型表征为：式中Tmi为电机输出转矩，Twi为轮毂电机的目标转矩，P为轮毂电机的磁极对数，φ为轮毂电机的转子磁链，R为轮毂电机的电阻，Lm为轮毂电机的互感，Ls为轮毂电机的自感，s为拉普拉斯算子，Tp为轮毂电机的驱动电路开关周期。2.一种轮毂电机驱动汽车车道偏离辅助控制方法，其特征在于，其包括：根据车辆的跨道时间边界τ1、τ2以及动态DLC边界e1、e2，在三种驾驶模式中选择一种驾驶模式输出；其中，所述三种驾驶模式为：只有电子差速控制器控制的自由驾驶模式、只有主动差动转向控制器控制的主动驾驶模式、所述电子差速控制器和所述主动差动转向控制器协同控制的辅助驾驶模式；制定与所述三种驾驶模式一一对应的三种驾驶控制方法，并根据选择的驾驶模式启动相对应的驾驶控制方法；其中，所述三种驾驶控制方法为：只有所述电子差速控制器控制的电子差速控制方法、只有所述主动差动转向控制器控制的主动差动转向控制方法、所述电子差速控制器和所述主动差动转向控制器协同控制的协调控制方法；根据选择的驾驶控制方法进行车辆的转矩分配，其中，转矩分配时采用如权利要求1所述的车道偏离辅助控制系统的转矩分配控制方法。3.如权利要求2所述的轮毂电机驱动汽车的车道偏离辅助控制方法，其特征在于，跨道时间边界τ1、τ2分别为：其中，t1为最小跨道时间，t'为驾驶员反应时间，t”为执行机构响应时间；当跨道时间tT＜t1+t”时，定义属于只有主动差动转向控制器控制的主动驾驶模式；当t1+t”＜tT＜t1+t'+t”时，定义属于所述电子差速控制器和所述主动差动转向控制器协同控制的辅助驾驶模式；当tT＞t1+t'+t”时，定义属于只有电子差速控制器控制的自由驾驶模式。4.如权利要求2所述的轮毂电机驱动汽车的车道偏离辅助控制方法，其特征在于，最小跨道时间t1为：其中，vyt为车辆侧向速度，aymax为车辆极限侧向加速度；跨道时间tT为：其中，DLC为跨道距离；v为车速；ωr为车辆的实际横摆角速度ωr；为偏航角；yl为车辆质心到左车道线的距离；a为车辆质心到前轴的距离；lf为前轮距；yll为左前轮到左车道线的距离；Rv为转弯半径。5.如权利要求4所述的轮毂电机驱动汽车的车道偏离辅助控制方法，其特征在于，所述车道偏离辅助控制方法还包括：一、确定DLC边界e1和e2采用三层前馈网络，输入层神经元的个数为3，分别为车速v、路面附着系数μ以及道路曲率ρ；隐含层神经元个数为8；输出层神经元个数为2，分别为两个DLC边界e1和e2；其中，令输入变量X＝[x1(n)；x2(n)；x3(n)]；x1(n)表示车速v；x2(n)表示路面附着系数μ；x3(n)表示道路曲率ρ，n为采样时刻；第k层的输出用y(k)(n)，(k＝1,2,3)表示，隐含层及输出层的激活函数为：输出层的输出分别为：y...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪洪波，崔伟，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34