电子差速和主动差动转向的协调控制方法及协调控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了电子差速和主动差动转向的协调控制方法及协调控制装置。所述协调控制方法包括：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；根据横摆角速度ωd，计算力矩Mb；判断主动差动转向控制器在辅助驾驶模式时输出额力矩KsMz的方向与力矩Mb的方向是否相同，是则检测车辆的实际横摆角速度ωr；否则判断是否ωr

【技术实现步骤摘要】
电子差速和主动差动转向的协调控制方法及协调控制装置
本专利技术涉及轮毂电机驱动汽车辅助驾驶控制
，尤其涉及一种轮毂电机驱动汽车的电子差速和主动差动转向的协调控制方法及其协调控制装置。
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
由于轮毂电机驱动汽车特殊的结构形式，对轮毂电机驱动汽车设计车道偏离辅助控制系统时，很重要的一点就是电子差速与主动差动转向的协调控制问题，因此，本专利技术提出一种轮毂电机驱动汽车的电子差速和主动差动转向的协调控制方法及其协调控制装置，其为首次提出的针对轮毂电机驱动汽车的电子差速和主动差动转向的协调控制策略。本专利技术的解决方案是：一种轮毂电机驱动汽车的电子差速和主动差动转向的协调控制方法，所述轮毂电机驱动汽车具有一个车道偏离辅助控制系统，所述车道偏离辅助控制系统设有：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；所述协调控制方法应用于所述辅助驾驶模式中，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，所述主动差动转向控制器在所述辅助驾驶模式时输出一个力矩KsMz，其中，Ks为关联函数，0<Ks<1，Mz为所述主动差动转向控制器决策出的横摆力矩；步骤S14，判断力矩Mb的方向与力矩KsMz的方向是否相同；力矩Mb的方向与力矩KsMz的方向如果相同，则执行步骤S15；步骤S15，检测车辆的实际横摆角速度ωr；步骤S16，判断是否ωr<ωd；是则执行步骤S17，否则执行步骤S18；步骤S17，所述电子差速控制器和所述主动差动转向控制器同时控制；步骤S18，所述电子差速控制器停止控制。作为上述方案的进一步改进，所述协调控制方法还包括：步骤S19，当车辆与目标路径之间存在一个偏离量时，根据车辆在当前位置的偏航角以及车辆与预瞄点处的横向偏差Yl输出一个期望方向盘转角δd；其中，δd为：其中，L为汽车轴距，i为转向系统传动比，ls为车辆距预瞄点处的预瞄距离；步骤S110，判断δf的方向和δd的方向是否相反；如果相反，则执行步骤S18。作为上述方案的进一步改进，所述协调控制方法还包括：步骤S111，根据期望航向角和实际航向角，调整所述车道偏离辅助控制系统的PID航向角控制器的比例控制参数、积分控制参数、微分控制参数；其中，当车辆即将被纠回车道中心线时，且满足以下条件时，启动所述PID航向角控制器：(1)道路曲率ρ＝0；(2)车辆的横向偏移量e的绝对值的导数(3)关联函数Ks>1；(4)车辆在当前位置的偏航角根据期望航向角和实际航向角，设计满足以下公式：其中，e(n)＝期望航向角-实际航向角，n为采样时刻；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；对x1(n)、x2(n)、x3(n)采用神经网络进行学习，且在学习后分别取代所述比例控制参数、所述积分控制参数、所述微分控制参数。作为上述方案的进一步改进，力矩Mb的方向与力矩KsMz的方向如果相反，则所述电子差速控制器停止控制。作为上述方案的进一步改进，在步骤S11中，如果δf＝0，则所述电子差速控制器停止控制。作为上述方案的进一步改进，ωd为：其中，vx表示车速；L为汽车轴距；Ks表示关联函数。作为上述方案的进一步改进，Ks为：其中，k1、k2分别为前、后车轮的侧偏刚度；a、b为质心分别至前、后轴的距离；m为整车质量；L为汽车轴距。作为上述方案的进一步改进，Mb为：其中，Iz为整车绕z轴的转动惯量；a、b为车辆质心分别至前、后轴的距离；k1、k2分别为前、后车轮的侧偏刚度；β为质心侧偏角；ωr为实际横摆角速度；vx表示车速；所设计的滑模控制器采用指数趋近律其中s为滑模面方程，k、ε为指数趋近律的两个系数，sgn为符号函数。作为上述方案的进一步改进，Mz为：其中，vx表示车速；η1为预瞄点处横向偏差系数，η2为航向角偏差系数，ρ为道路曲率，为ρ的一阶导，为车辆在当前位置的偏航角，为的一阶导，k1、k2分别为前、后车轮的侧偏刚度；Yl为车辆与预瞄点处的横向偏差，为Yl的一阶导，ls为车辆距预瞄点处的预瞄距离，所设计的滑模控制器采用指数趋近律其中s为滑模面方程，k、ε为指数趋近律的两个系数，sgn为符号函数；β为质心侧偏角；ωr为实际横摆角速度；vx表示车速；Iz为整车绕z轴的转动惯量；本专利技术还提供一种轮毂电机驱动汽车的电子差速和主动差动转向的协调控制装置，其采用上述任意轮毂电机驱动汽车的电子差速和主动差动转向的协调控制方法，所述协调控制装置包括：理想横摆角速度ωd获取单元，其用于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；力矩Mb获取单元，其用于所述电子差速控制器根据横摆角速度ωd，计算力矩Mb；力矩KsMz获取单元，其用于所述主动差动转向控制器在所述辅助驾驶模式时输出一个力矩KsMz，其中，Ks为关联函数，0<Ks<1，Mz为所述主动差动转向控制器决策出的横摆力矩；判断单元一，其用于判断力矩Mb的方向与力矩KsMz的方向是否相同；检测单元，其用于检测车辆的实际横摆角速度ωr；其中，力矩Mb的方向与力矩KsMz的方向如果相同，则启动检测单元；判断单元二，其用于判断是否ωr<ωd；决策输出单元，其用于ωr<ωd时，使所述电子差速控制器和所述主动差动转向控制器同时控制；ω本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轮毂电机驱动汽车的电子差速和主动差动转向的协调控制方法，所述轮毂电机驱动汽车具有一个车道偏离辅助控制系统，所述车道偏离辅助控制系统设有：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；所述协调控制方法应用于所述辅助驾驶模式中，其特征在于，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，所述主动差动转向控制器在所述辅助驾驶模式时输出一个力矩KsMz，其中，Ks为关联函数，0

【技术特征摘要】
1.一种轮毂电机驱动汽车的电子差速和主动差动转向的协调控制方法，所述轮毂电机驱动汽车具有一个车道偏离辅助控制系统，所述车道偏离辅助控制系统设有：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；所述协调控制方法应用于所述辅助驾驶模式中，其特征在于，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，所述主动差动转向控制器在所述辅助驾驶模式时输出一个力矩KsMz，其中，Ks为关联函数，0<Ks<1，Mz为所述主动差动转向控制器决策出的横摆力矩；步骤S14，判断力矩Mb的方向与力矩KsMz的方向是否相同；力矩Mb的方向与力矩KsMz的方向如果相同，则执行步骤S15；步骤S15，检测车辆的实际横摆角速度ωr；步骤S16，判断是否ωr<ωd；是则执行步骤S17，否则执行步骤S18；步骤S17，所述电子差速控制器和所述主动差动转向控制器同时控制；步骤S18，所述电子差速控制器停止控制。2.如权利要求1所述的轮毂电机驱动汽车的电子差速和主动差动转向的协调控制方法，其特征在于，还包括：步骤S19，当车辆与目标路径之间存在一个偏离量时，根据车辆在当前位置的偏航角以及车辆与预瞄点处的横向偏差Yl输出一个期望方向盘转角δd，δd为：其中，L为汽车轴距，i为转向系统传动比，ls为车辆距预瞄点处的预瞄距离；步骤S110，判断δf的方向和δd的方向是否相反；如果相反，则执行步骤S18，如果相同，则执行步骤S16。3.如权利要求1所述的轮毂电机驱动汽车的电子差速和主动差动转向的协调控制方法，其特征在于，所述协调控制方法还包括：步骤S111，根据期望航向角和实际航向角，调整所述车道偏离辅助控制系统的PID航向角控制器的比例控制参数、积分控制参数、微分控制参数；其中，当车辆即将被纠回车道中心线时，且满足以下条件时，启动所述PID航向角控制器：(1)道路曲率ρ＝0；(2)车辆的横向偏移量e的绝对值的导数(3)关联函数Ks>1；(4)车辆在当前位置的偏航角根据期望航向角和实际航向角，设计满足以下公式：其中，e(n)＝期望航向角-实际航向角，n为采样时刻；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；对x1(n)、x2(n)、x3(n)采用神经网络进行学习，且在学习后分别取代所述比例控制参数、所述积分控制参数、所述微分控制参数。4.如权利要求1所述的轮毂电机驱动汽车的电子差速和主动差动转向的协调控制方法，其特征在于，力矩Mb的方向与力矩KsMz的方向如果相反，则所述电子...

【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