一种基于二自由度车辆动力学模型的车辆转向预警系统技术方案

本实用新型专利技术属于车辆安全技术领域，特别涉及一种基于二自由度车辆动力学模型的车辆转向预警系统，其包括输入单元、计算单元、输出单元和预警控制单元；输入单元，包括纵向速度输入模块和方向盘转角输入模块，用于将车辆的速度信号和转向信号传递给计算单元；计算单元，用于接收来自输入单元的车辆速度信号和转向信号并进行计算，并将计算得出的车辆横摆角速度信号输送给输出单元和预警控制单元；输出单元，包括横摆角速度示波器；预警控制单元，包括预警控制器，用于对来自计算单元的横摆角速度信号进行评估，并进行相应的预警工作；输入单元、计算单元、输出单元和预警控制单元顺序连接。

【技术实现步骤摘要】
一种基于二自由度车辆动力学模型的车辆转向预警系统
本技术属于车辆安全
，特别涉及一种基于二自由度车辆动力学模型的车辆转向预警系统。
技术介绍
随着我国经济的高速发展，汽车保有量一直稳步上升，2014年我国累计生产汽车2372.29万辆，同比增长7.3％，销售汽车2349.19万辆，同步增长6.9％，连续6年产销量位居世界第一。汽车的普及给出行带来了便利，也导致了一系列社会环境问题，据统计，2010年，我国的汽车燃油消耗已接近1.5亿吨，极大地影响了我国的能源安全，伴随着大量化石能源消耗，环境也受到了严重的影响；同时，我国的交通事故造成的伤亡人数均达到11万/年，造成了巨大的直接或间接经济损失。转向是车辆发生事故的高概率阶段，转向过猛，速度过快，路面湿滑等都会造成汽车失控或侧翻。若能在汽车失控之前控制好车辆的速度和转角，就能够有效避免一部分事故的发生。综上所述，为了能够避免由于转向过猛，速度过快等造成的交通事故，设计一个能够及时反馈车辆转向情况，又能阻止汽车转向过猛或速度过快造成安全事故的转向预警系统具有很大的现实意义。
技术实现思路
本技术的目的在于提供能及时反馈车辆转向情况，又能阻止汽车转向过猛或速度过快造成安全事故的基于二自由度车辆动力学模型的车辆转向预警系统。本技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种基于二自由度车辆动力学模型的车辆转向预警系统，该系统安装于车辆上，所述车辆转向预警系统包括输入单元、计算单元、输出单元和预警控制单元；输入单元，包括纵向速度输入模块和方向盘转角输入模块，用于将车辆的速度信号和转向信号传递给计算单元；计算单元，包括二自由度车辆动力学模型，用于接收来自输入单元的车辆速度信号和转向信号并进行计算，并将计算得出的车辆横摆角速度信号输送给输出单元和预警控制单元；输出单元，包括横摆角速度示波器，用于接收来自计算单元的横摆角速度信号并以数值的形式显示；预警控制单元，包括预警控制器，预警控制单元与车辆动力系统和方向盘连接，用于对来自计算单元的横摆角速度信号进行评估，并进行相应的预警工作；输入单元、计算单元、输出单元和预警控制单元顺序连接。所述纵向速度输入模块是倾角传感器，倾角传感器设置在车辆的油门踏板上。所述方向盘转角输入模块是转角传感器，转角传感器设置在车辆的方向盘上。所述二自由度车辆动力学模型，即线性二自由度车辆模型的运动微分方程。所述输出单元设置在车辆驾驶室内。本技术的有益效果在于：基于二自由车辆度动力学模型，实时反馈车辆转向情况，又能阻止汽车转向过猛或速度过快造成安全事故的转向预警系统，当车辆转向过程中的横摆角速度超过安全设定值时，转向预警系统中的预警控制器会报警提醒驾驶员减速和减小转角，当横摆角速度超过极限设定值时，预警控制器会切断动力系统强制减速，卡死方向盘阻止其继续转向，当横摆角速度达到安全值时再恢复动力和转向。附图说明图1为本技术的基于二自由度车辆动力学模型的车辆转向预警系统的模块示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。一种基于二自由度车辆动力学模型的车辆转向预警系统，该系统适用于安装于车辆上，可以实时反馈车辆转向情况，又能阻止车辆转向过猛或速度过快造成安全事故。如图1所示，一种基于二自由度车辆动力学模型的车辆转向预警系统，包括输入单元、计算单元、输出单元和预警控制单元；输入单元，包括纵向速度输入模块和方向盘转角输入模块，分别用于将车辆的速度信号和转向信号传递给计算单元。在本申请的具体实施例中，纵向速度输入模块是倾角传感器，所述倾角传感器设置在车辆的油门踏板上，油门踏板的倾斜角度反映出车辆的纵向速度。方向盘转角输入模块是转角传感器，转角传感器设置在车辆的方向盘上，方向盘的旋转角度决定车轮转角。因此，输入单元的倾角传感器和转角传感器准确及时地将车辆的速度信号和转向信号传递给计算单元。计算单元，包括二自由度车辆动力学模型，用于接收来自输入单元的车辆速度信号和转向信号并进行计算，并将计算得出的车辆横摆角速度信号输送给输出单元和预警控制单元。二自由度车辆动力学模型，即线性二自由度车辆模型的运动微分方程，将实际车辆简化成一个两轮摩托车模型，是一个由前后两个有侧向弹性的轮胎支承于地面、具有侧向及横摆运动的二自由度车辆模型，包含了最重要的车辆质量与轮胎侧偏刚度两方面的参数，能够反映车辆曲线运动最基本的特征。通过车型的选择，确定车辆的质量，前轴侧偏刚度，后轴侧偏刚度，前轴距和后轴距，通过输入单元输入的转向信号和和速度信号，即可输出车辆的横摆角速度信号。输出单元，包括横摆角速度示波器，输出单元设置在车辆驾驶室内，用于接收来自计算单元的横摆角速度信号，并以数值的形式显示。预警控制单元，包括预警控制器，预警控制单元与车辆动力系统和方向盘连接，用于对来自计算单元的横摆角速度信号进行评估，并进行相应的预警工作，如切断车辆动力系统强制减速，卡死方向盘阻止其继续转向，直到横摆角速度恢复到安全设定值时，才停止工作。输入单元、计算单元、输出单元和预警控制单元顺序连接。本技术的工作过程：车辆行驶过程中，输入单元将速度信号和转向信号发送到计算单元，计算单元基于二自由度车辆动力学模型进行运算，并将计算所得的横摆角速度信号发送至输出单元，输出单元设置在驾驶室内，将横摆角速度信号以数值的形式显示给驾驶员，同时把信号发送给预警控制单元。预警控制单元对横摆角速度信号进行评估，当横摆角速度值小于安全设定值时，安全设定值，即车辆容易发生事故的横摆角速度值，预警控制单元不工作，车辆正常行驶；当横摆角速度值高于安全设定值时，预警控制器报警提醒驾驶员减小速度和/或减小转角；当横摆角速度超过极限设定安全值，极限设定安全值，即车辆即将侧翻的横摆角速度值，即车辆即将侧翻时，预警控制器报警并切断车辆动力系统强制减速，卡死方向盘阻止其继续转向，直到横摆角速度恢复到安全设定值时，才停止工作。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于二自由度车辆动力学模型的车辆转向预警系统，该系统安装于车辆上，其特征在于：所述车辆转向预警系统包括输入单元、计算单元、输出单元和预警控制单元；输入单元，包括纵向速度输入模块和方向盘转角输入模块，用于将车辆的速度信号和转向信号传递给计算单元；计算单元，包括二自由度车辆动力学模型，用于接收来自输入单元的车辆速度信号和转向信号并进行计算，并将计算得出的车辆横摆角速度信号输送给输出单元和预警控制单元，所述二自由度车辆动力学模型，即线性二自由度车辆模型的运动微分方程；输出单元，包括横摆角速度示波器，用于接收来自计算单元的横摆角速度信号并以数值的形式显示；预警控制单元，包括预警控制器，预警控制单元与车辆动力系统和方向盘连接，用于对来自计算单元的横摆角速度信号进行评估，并进行相应的预警工作；输入单元、计算单元、输出单元和预警控制单元顺序连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于二自由度车辆动力学模型的车辆转向预警系统，该系统安装于车辆上，其特征在于：所述车辆转向预警系统包括输入单元、计算单元、输出单元和预警控制单元；输入单元，包括纵向速度输入模块和方向盘转角输入模块，用于将车辆的速度信号和转向信号传递给计算单元；计算单元，包括二自由度车辆动力学模型，用于接收来自输入单元的车辆速度信号和转向信号并进行计算，并将计算得出的车辆横摆角速度信号输送给输出单元和预警控制单元，所述二自由度车辆动力学模型，即线性二自由度车辆模型的运动微分方程；输出单元，包括横摆角速度示波器，用于接收来自计算单元的横摆角速度信号并以数值的形式显示；预警控制单元，包括预...

【专利技术属性】
技术研发人员：江发潮，尹长林，徐晨善，王永胜，卢宏松，周雪亮，王雪彤，胡云，乙梦超，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：新型
国别省市：北京,11