一种半挂汽车列车横向稳定性控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种半挂汽车列车横向稳定性控制方法及系统，涉及商用车技术领域，所述方法包括：根据实时方向盘角度信息和车速信息计算牵引车和半挂车理想横摆角速度；根据牵引车和半挂车理想横摆角速度与实际横摆角速度计算横摆角速度偏差及偏差的导数；将横摆角速度偏差及偏差的导数传递到模糊PID控制模块中；模糊PID控制模块计算后分别输出附加横摆力矩；根据附加横摆力矩计算得到牵引车和半挂车左右两侧车轮的总制动力矩；根据牵引车和半挂车各自的前、后轴荷比来计算各轴轮胎制动所需的制动力矩；将制动力矩传递至整车ABS控制器实现制动。本发明专利技术提高了半挂汽车列车在高速大转向时的行驶稳定性，可有效降低失稳概率，避免严重交通事故的发生。

A lateral stability control method and system of semitrailer

【技术实现步骤摘要】
一种半挂汽车列车横向稳定性控制方法及系统
本专利技术涉及商用车
，具体是涉及一种半挂汽车列车横向稳定性控制方法及系统。
技术介绍
半挂汽车列车横向稳定性是指在汽车抵抗外部侧向干扰并保持直线行驶的性能，其对汽车的操稳性和安全性有较大影响。由于半挂汽车列车的载重量相对普通货运车辆较大，其质心也偏高，势必会影响其横向稳定性。同时，由于道路附着系数，行驶车速，前轮转角，横向载荷转移，车轮制动力等也导致半挂汽车列车行驶中产生如折叠、挂车甩尾、横向摆振等现象。一旦产生如折叠、挂车甩尾、横向摆振等现象，很容易波及到路上行驶的其它车辆，造成严重的连环恶性交通事故，对人们的生命和财产安全影响很大，严重影响交通运输效率。半挂汽车列车横向失稳的运动学表现为牵引车侧偏角、牵引车横摆角速度、半挂车横摆角速度和牵引车与半挂车中心线夹角的急剧增大，对横向失稳的半挂汽车列车，仅依靠驾驶员通过方向盘对半挂汽车列车前轮转角的调整来保证其稳定性通常效果甚微，因此需要有效的控制系统以改善半挂汽车列车的操纵稳定性，保证汽车高速大转角转向时的行驶安全性。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
中仅依靠驾驶员通过方向盘对半挂汽车列车前轮转角的调整来保证其稳定性通常效果甚微的不足，提供一种半挂汽车列车横向稳定性控制方法及系统。本专利技术提供一种半挂汽车列车横向稳定性控制方法，包括以下步骤：根据实时方向盘角度信息δf和车速信息Vx计算牵引车和半挂车理想横摆角速度γ1，γ2；根据牵引车和半挂车理想横摆角速度γ1，γ2与实际横摆角速度γr1，γr2计算横摆角速度偏差e1，e2及偏差的导数ec1，ec2；横摆角速度偏差e1，e2满足设定阈值k1，k2时，将横摆角速度偏差e1，e2及偏差的导数ec1，ec2传递到模糊PID控制模块中；模糊PID控制模块计算后分别输出牵引车和半挂车的附加横摆力矩ΔM1，ΔM2；根据牵引车和半挂车的附加横摆力矩ΔM1，ΔM2分别计算得到牵引车和半挂车左右两侧车轮的总制动力矩；根据牵引车和半挂车各自的前、后轴荷比来计算各轴轮胎制动所需的制动力矩；将制动力矩传递至整车ABS控制器实现制动。优选方案：所述根据实时方向盘角度信息和车速信息计算牵引车和半挂车理想横摆角速度，包括：根据实时方向盘角度信息δf和车速信息Vx，由四自由度六轴半挂汽车列车参考模型通过方向盘角度信息δf和车速信息Vx分别计算出牵引车和半挂车理想的横摆角速度γ1，γ2。优选方案：所述根据牵引车和半挂车理想横摆角速度γ1，γ2与牵引车和半挂车实际横摆角速度γr1，γr2计算横摆角速度偏差e1，e2及偏差的导数ec1，ec2，包括：牵引车和半挂车实际横摆角速度γr1，γr2减去牵引车和半挂车理想横摆角速度γ1，γ2，得到横摆角速度偏差e1，e2；再对横摆角速度偏差e1，e2求导数得到偏差的导数ec1，ec2。优选方案：所述横摆角速度偏差e1，e2满足设定阈值k1，k2时，把横摆角速度偏差e1，e2及偏差的导数ec1，ec2传递到PID模糊控制器中，包括：当牵引车和半挂车横摆角速度偏差e1，e2大于阈值k1，k2时，将牵引车和半挂车横摆角速度的偏差e1，e2及偏差的导数ec1，ec2作为输入分别传递到牵引车和半挂车PID模糊控制器中，否则将不做数据传递和响应。优选方案：所述PID模糊控制器计算后分别输出牵引车和半挂车的附加横摆力矩ΔM1，ΔM2，包括：所述模糊PID控制模块包括牵引车模糊PID控制模块fuzzy_f和半挂车模糊PID控制模块fuzzy_r，所述牵引车模糊PID控制模块fuzzy_f由输入e1，ec1计算得到牵引车的附加横摆力矩ΔM1；所述半挂车模糊PID控制模块fuzzy_r由输入e2，ec2计算得到半挂车的附加横摆力矩ΔM2。优选方案：根据牵引车和半挂车的附加横摆力矩ΔM1，ΔM2分别计算得到牵引车和半挂车左右两侧车轮的总制动力矩，包括：牵引车RBF神经网络控制模块RBFnet_f以牵引车横摆角速度偏差e1作为参照进行自适应学习，以牵引车的附加横摆力矩ΔM1为输入，输出牵引车左、右侧车轮制动力矩FfL，FfR；所述半挂车RBF神经网络控制模块RBFnet_r以半挂车横摆角速度偏差e2作为参照进行自适应学习，以半挂车的附加横摆力矩ΔM2为输入，输出半挂车左、右侧车轮制动力矩FrL，FrR。优选方案：所述根据牵引车和半挂车各自的前、后轴荷比来计算各轴轮胎制动所需的制动力矩，包括：通过牵引车和半挂车各自的前、后轴荷比来计算各轴轮胎制动所需的制动力矩FfL1、FfL2、FfL3、FfR1、FfR2、FfR3、FrL3、FrL4、FrL5、FrR3、FrR4、FrR5。优选方案：所述将制动力矩传递至整车ABS控制器实现制动，包括：将制动力矩由VCU整车控制器通过CAN总线传递至整车ABS控制器，实现对牵引车和半挂车的实时制动。本专利技术另一方面提供了一种半挂汽车列车横向稳定性控制系统，包括：实车测量模块，其用于实时检测方向盘角度信息δf、车速信息Vx、牵引车和半挂车实际横摆角速度γr1，γr2，并将向盘角度信息δf、车速信息Vx、牵引车和半挂车实际横摆角速度γr1，γr2通过CAN总线传输到VCU整车控制器；VCU整车控制器，其用于根据实时方向盘角度信息δf和车速信息Vx计算牵引车和半挂车理想横摆角速度γ1，γ2；并将牵引车和半挂车理想横摆角速度γ1，γ2与实际横摆角速度γr1，γr2计算横摆角速度偏差e1，e2及偏差的导数ec1，ec2；在横摆角速度偏差e1，e2满足设定阈值k1，k2时，将横摆角速度偏差e1，e2及偏差的导数ec1，ec2传递到模糊PID控制模块中；模糊PID控制模块计算后分别输出牵引车和半挂车的附加横摆力矩ΔM1，ΔM2；根据牵引车和半挂车的附加横摆力矩ΔM1，ΔM2分别计算得到牵引车和半挂车左右两侧车轮的总制动力矩；根据牵引车和半挂车各自的前、后轴荷比来计算各轴轮胎制动所需的制动力矩；整车ABS控制器，其用于对牵引车和半挂车的实时制动。优选方案：所述实车测量模块包括：方向盘转角传感器、牵引车和半挂车的横摆率传感器、车速传感器、各车轮转速传感器、各车轴载荷压力传感器，所述方向盘转角传感器用于实时检测方向盘角度信息δf，所述车速传感器用于检测车速信息Vx，所述牵引车和半挂车的横摆率传感器用于检测牵引车和半挂车实际横摆角速度γr1，γr2，所述各车轮转速传感器用于检测各车轮转速，所述各车轴载荷压力传感器用于检测各车轴载荷压力。优选方案：所述VCU整车控制器包括：上层横向稳定性决策模块和下层制动力矩分配决策模块；所述上层横向稳定性决策模块包括：四自由度六轴半挂汽车列车参考模型、横摆角速度偏差计算模块、模糊PID控制模块；所述下层制动力矩分配决策模块包括：RBF神经网络控制模块和制动力矩优化分配模块。优选方案：所述四自由度六轴半挂汽车列车参本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半挂汽车列车横向稳定性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n根据实时方向盘角度信息δ

【技术特征摘要】
1.一种半挂汽车列车横向稳定性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据实时方向盘角度信息δf和车速信息Vx计算牵引车和半挂车理想横摆角速度γ1，γ2；
根据牵引车和半挂车理想横摆角速度γ1，γ2与实际横摆角速度γr1,γr2计算横摆角速度偏差e1，e2及偏差的导数ec1，ec2；
横摆角速度偏差e1，e2满足设定阈值k1，k2时，将横摆角速度偏差e1，e2及偏差的导数ec1，ec2传递到模糊PID控制模块中；
模糊PID控制模块计算后分别输出牵引车和半挂车的附加横摆力矩ΔM1，ΔM2；
根据牵引车和半挂车的附加横摆力矩ΔM1，ΔM2分别计算得到牵引车和半挂车左右两侧车轮的总制动力矩；
根据牵引车和半挂车各自的前、后轴荷比来计算各轴轮胎制动所需的制动力矩；
将制动力矩传递至整车ABS控制器实现制动。


2.如权利要求1所述的一种半挂汽车列车横向稳定性控制方法，其特征在于，
所述根据实时方向盘角度信息和车速信息计算牵引车和半挂车理想横摆角速度，包括：
根据实时方向盘角度信息δf和车速信息Vx，由四自由度六轴半挂汽车列车参考模型通过方向盘角度信息δf和车速信息Vx分别计算出牵引车和半挂车理想的横摆角速度γ1，γ2。


3.如权利要求1所述的一种半挂汽车列车横向稳定性控制方法，其特征在于，
所述根据牵引车和半挂车理想横摆角速度γ1，γ2与牵引车和半挂车实际横摆角速度γr1,γr2计算横摆角速度偏差e1，e2及偏差的导数ec1，ec2，包括：
牵引车和半挂车实际横摆角速度γr1,γr2减去牵引车和半挂车理想横摆角速度γ1，γ2，得到横摆角速度偏差e1,e2；再对横摆角速度偏差e1,e2求导数得到偏差的导数ec1,ec2。


4.如权利要求1所述的一种半挂汽车列车横向稳定性控制方法，其特征在于，
所述横摆角速度偏差e1，e2满足设定阈值k1，k2时，把横摆角速度偏差e1，e2及偏差的导数ec1，ec2传递到PID模糊控制器中，包括：
当牵引车和半挂车横摆角速度偏差e1，e2大于阈值k1，k2时，将牵引车和半挂车横摆角速度的偏差e1,e2及偏差的导数ec1,ec2作为输入分别传递到牵引车和半挂车PID模糊控制器中，否则将不做数据传递和响应。


5.如权利要求1所述的一种半挂汽车列车横向稳定性控制方法，其特征在于，
所述PID模糊控制器计算后分别输出牵引车和半挂车的附加横摆力矩ΔM1，ΔM2，包括：
所述模糊PID控制模块包括牵引车模糊PID控制模块fuzzy_f和半挂车模糊PID控制模块fuzzy_r，所述牵引车模糊PID控制模块fuzzy_f由输入e1,ec1计算得到牵引车的附加横摆力矩ΔM1；所述半挂车模糊PID控制模块fuzzy_r由输入e2,ec2计算得到半挂车的附加横摆力矩ΔM2。


6.如权利要求1所述的一种半挂汽车列车横向稳定性控制方法，其特征在于，
根据牵引车和半挂车的附加横摆力矩ΔM1，ΔM2分别计算得到牵引车和半挂车左右两侧车轮的总制动力矩，包括：
牵引车RBF神经网络控制模块RBFnet_f以牵引车横摆角速度偏差e1作为参照进行自适应学习，以牵引车的附加横摆力矩ΔM1为输入，输出牵引车左、右侧车轮制动力矩FfL，FfR；半挂车RBF神经网络控制模块RBFnet_r以半挂车横摆角速度偏差e2作为参照进行自适应学习，以半挂车的附加横摆力矩ΔM2为输入，输出半挂车左、右侧车轮制动力矩FrL，FrR。


7.如权利要求1所述的一种半挂汽车列车横向稳定性控制方法，其特征在于，
所述根据牵引车和半挂车各自的前、后轴荷比来计算各轴轮胎制动所需的制动力矩，包括：
通过牵引车和半挂车各自的前、后轴荷比来计算各轴轮胎制动所需的制动力矩FfL1、FfL2、FfL3、FfR1、FfR2、FfR3、FrL3、FrL4、FrL5、FrR3、FrR4、FrR5。


8.如权利要求1所述的一种半挂汽车列车横向稳定性控制方法，其特征在于，
所述将制动力矩传递至整车ABS控制器实现制动，包括：
将制动力矩由VCU整车控制器通过CAN总线传递至整车ABS控制器，实现对牵引车和半挂车的实时制动。


9.一种半挂汽车列车横向稳定性控制系统，其特征在于，包括：
实车测量模块，其用于实时检测方向盘角度信息δf、车速信息Vx、...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭祥靖，刘勇，刘壮，刘双平，王天奇，关孟樵，谭宪琦，
申请(专利权)人：东风商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42