一种车辆纵向车速估计方法技术

本发明专利技术公开了一种车辆纵向车速估计方法，所述方法包括：计算各车轮的等效车轮转动角加速度；计算相应车轮的实际车轮转动角加速度；将等效车轮转动角加速度和对应车轮的实际车轮转动角加速度的偏差、车轮滑转/滑移率作为车轮失稳判定依据，确定车辆实时失稳车轮数量和组合情况；根据车辆实时失稳车轮数量和组合情况进行纵向车速计算；计算道路坡度角；根据道路坡度角对所计算的纵向车速进行校正。本发明专利技术能够提高车辆参数估计的工况适应性。

【技术实现步骤摘要】
一种车辆纵向车速估计方法
本专利技术涉及一种车辆纵向车速估计方法，属于车辆控制

技术介绍
越野车辆在军事机动、抢险救灾等领域发挥着重要作用，而分布式驱动的轮毂电机车辆又是近年来新能源汽车研究热点，其独特的驱动特点可以更好的使车辆适应于越野工况。但由于越野工况具有路面起伏、附着条件多变、高噪声的特点，这也增加了车辆于越野道路的控制难度。对车辆进行纵向车速与道路坡度参数的获取是车辆动力学控制的基础，对参数估计的精度以及实时性问题将直接影响控制效果。对于车辆纵向车速的估计方法主要分为两类：运动学方法和动力学方法。运动学方法具有较好的估计实时性，应用相对广泛，但车辆非线性特征、传感器测量噪声及误差等对估计精度有较大影响，单一估计算法对复杂多变的越野工况适应性较差；动力学方法依赖于高精度的车辆动力学模型及轮胎模型，其高精度和较好的滤波性能以较大的计算量为代价，实时性一般，同时对于纵向驱动力估计和实时噪声获取有较高要求，对于高噪声的越野工况难以保证。对于道路坡度的估计主要分为：运动学方法、动力学方法以及运动学于动力学相结合的估计方法。运动学方法往往基于传感器测量原理采用多传感器融合滤波的方法进行道路坡度估计，实时性较好，但其估计精度受传感器静态偏差、噪声估计影响，在越野工况下适应性较差；动力学方法基于车辆纵向动力学模型进行估计，其估计精度与模型精度及整车质量相关，适用于整车质量变化较小的车辆；运动学与动力学结合的方法，对运动学及动力学方法的误差频率进行分析，采用各自精度较高频段信息融合估计，估计精度较高，但其固定频段进行融合的方法对于噪声多变的工况适应性仍有待研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种车辆纵向车速估计方法，能够提高车辆参数估计的工况适应性。为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：一种车辆纵向车速估计方法，所述方法包括如下步骤：计算各车轮的等效车轮转动角加速度；计算相应车轮的实际车轮转动角加速度；将等效车轮转动角加速度和对应车轮的实际车轮转动角加速度的偏差、车轮滑转/滑移率作为车轮失稳判定依据，确定车辆实时失稳车轮数量和组合情况；根据车辆实时失稳车轮数量和组合情况进行纵向车速计算；自适应估计道路坡度角；根据道路坡度角对所计算的纵向车速进行校正。进一步地，所述等效车轮转动角加速度采用下述方法计算获取：根据车载加速度传感器测得的车辆纵向加速度ax和车辆横向加速度ay，计算车辆质心加速度忽略车辆质心加速度侧偏角，等效车轮轮心加速度式中，ao、均为向量，为等效车轮轮心加速度，i＝1,2,3,4,分别表示左前轮、右前轮、左后轮、右后轮；ao为车辆质心加速度，为车轮绕车辆质心转动的切向加速度，为车轮绕车辆质心转动的法向加速度；γ为车辆横摆角速度；B为轮距；a为车辆前轴至车辆质心距离；b为车辆后轴至车辆质心距离；忽略车轮的侧偏运动，令等效车轮转动角加速度如下：式中，为等效车轮转动角加速度，车轮的转动线加速度，r为车轮有效滚动半径。进一步地，所述实际车轮转动角加速度采用下述公式计算获取：式中，为实际车轮转动角加速度，ni为轮毂电机旋变测得的电机转速，it为t时刻对应的轮边减速器的减速比；i＝1,2,3,4,分别表示左前轮、右前轮、左后轮、右后轮。进一步地，车轮失稳的判定方法包括：若满足等效车轮转动角加速度和对应车轮的实际车轮转动角加速度的偏差大于设定阈值；或者满足则判定车轮失稳；式中，为基于上一时刻纵向车速估计值的车辆滑转/滑移率估计值；sx_set为滑转率门限值；上一时刻纵向车速估计值；为车轮转动线速度在x轴上的分量，r为车轮有效滚动半径；γ为车辆横摆角速度；B为轮距；δ为车轮转角；ωi为实际车轮转动角速度，可通过旋变信号检测换算得到。进一步地，根据车辆实时失稳车轮数量和组合情况进行纵向车速计算的方法包括如下步骤：1)无车轮失稳时，采用平均轮速算法进行纵向车速计算：其中，v1、v2、v3、v4分别表示左前轮、右前轮、左后轮、右后轮的纵向换算车速；表示车辆纵向车速；2)单轮失稳时，制动工况下采用最大轮速法进行纵向车速计算，驱动工况下最小轮速法进行纵向车速计算：其中，Pbra为制动踏板开度；3)异侧两车轮失稳时，对两个未失稳车轮纵向轮速取平均值作为纵向车速，如下式：(处于稳定状态的车轮序号)其中，n为处于稳定状态车轮数量；vi为处于稳定状态车轮的纵向换算车速；i表示处于稳定状态的车轮序号，i＝1,2,3,4；4)同侧两车轮失稳时，对两个未失稳车轮纵向轮速取平均值后再基于横摆角速度对车辆纵向车速进行修正：其中，为车轮转动线速度在x轴上的分量，r为车轮有效滚动半径，γ为车辆横摆角速度；B为轮毂；δ为车轮转角；ωi为实际车轮转动角速度，可通过旋变信号检测换算得到。5)多轮失稳时，采用纵向加速度积分算法计算纵向车速估计值，如下式：式中，为上一时刻纵向车速估计值；ax,m为车载加速度传感器测得的车辆纵向加速度；采用纵向车速估计值与各轮轮速偏差值作为该模式下纵向车速估计校正项，表示如下：其中，为反馈校正项，为车轮转动线速度在x轴上的分量，为车辆纵向车速，为车辆的纵向加速度值；Ki为反馈校正增益，为基于上一时刻纵向车速估计值的车辆滑转/滑移率估计值；综上，多轮失稳时，车辆纵向车速估计算法如下：进一步地，在纵向车速计算中，在算法切换处采用低通滤波处理，纵向车速如下式所示：式中，为tsw时刻估计输出车速值；tsw为算法切换对应的采样时间，α为滤波系数，为tsw时刻采用新算法的估计车速值，为上一时刻估计车速值。进一步地，采用自适应变遗忘因子最小二乘法进行道路坡度角估计。进一步地，根据道路坡度角采用下述公式对所计算的纵向车速进行校正：其中：ax,m为车载加速度传感器测得的车辆纵向加速度；g为重力加速度；为道路坡度角。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：通过纵向车速估计值，对道路坡度值进行了估计，并基于此道路坡度值，对纵向车速估计的输入参数(车辆纵向加速度)进行了修正，形成闭环的反馈系统，有效提高了估计方法的适应性和鲁棒性，为车辆于越野工况的动力学控制提供基础。附图说明图1为本专利技术实施例提供的车辆纵向车速估计方法的总体流程图；图2为本专利技术实施例提供的车辆纵向车速估计方法的详细流程图；图3为60％纵坡车速估计离线仿真数据图；图4为60％纵坡坡度估计离线仿真数据图；图5为对接路面加速联合估计离线仿真数据图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆纵向车速估计方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n计算各车轮的等效车轮转动角加速度；/n计算相应车轮的实际车轮转动角加速度；/n将等效车轮转动角加速度和对应车轮的实际车轮转动角加速度的偏差、车轮滑转/滑移率作为车轮失稳判定依据，确定车辆实时失稳车轮数量和组合情况；/n根据车辆实时失稳车轮数量和组合情况进行纵向车速计算；/n自适应估计道路坡度角；/n根据道路坡度角对所计算的纵向车速进行校正。/n

【技术特征摘要】
1.一种车辆纵向车速估计方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
计算各车轮的等效车轮转动角加速度；
计算相应车轮的实际车轮转动角加速度；
将等效车轮转动角加速度和对应车轮的实际车轮转动角加速度的偏差、车轮滑转/滑移率作为车轮失稳判定依据，确定车辆实时失稳车轮数量和组合情况；
根据车辆实时失稳车轮数量和组合情况进行纵向车速计算；
自适应估计道路坡度角；
根据道路坡度角对所计算的纵向车速进行校正。


2.根据权利要求1所述的车辆纵向车速估计方法，其特征在于，所述等效车轮转动角加速度采用下述方法计算获取：
根据车载加速度传感器测得的车辆纵向加速度ax和车辆横向加速度ay，计算车辆质心加速度
忽略车辆质心加速度侧偏角，等效车轮轮心加速度






式中，ao、均为向量，为等效车轮轮心加速度，i＝1,2,3,4,分别表示左前轮、右前轮、左后轮、右后轮；ao为车辆质心加速度，为车轮绕车辆质心转动的切向加速度，为车轮绕车辆质心转动的法向加速度；γ为车辆横摆角速度；B为轮距；a为车辆前轴至车辆质心距离；b为车辆后轴至车辆质心距离；
忽略车轮的侧偏运动，则令
等效车轮转动角加速度如下：



式中，为等效车轮转动角加速度，车轮的转动线加速度，r为车轮有效滚动半径。


3.根据权利要求1所述的车辆纵向车速估计方法，其特征在于，所述实际车轮转动角加速度采用下述公式计算获取：



式中，为实际车轮转动角加速度，ni为轮毂电机旋变测得的电机转速，it为t时刻对应的轮边减速器的减速比；i＝1,2,3,4,分别表示左前轮、右前轮、左后轮、右后轮。


4.根据权利要求1所述的车辆纵向车速估计方法，其特征在于，车轮失稳的判定方法包括：
若满足等效车轮转动角加速度和对应车轮的实际车轮转动角加速度的偏差大于设定阈值；或者满足则判定车轮失稳；
式中，为基于上一时刻纵向车速估计值的车辆滑转/滑移率估计值；sx_set为滑转率门限值；上一时刻纵向车速估计值；为车轮转动线速度在x轴上的分量，r为车轮有效滚动半径；γ为车辆横摆角速度；B为轮距；δ为车轮转角；ωi为实际车轮转动角速度，可通过旋变信号检测换算得到。


5.根据权利要求1所述的车辆纵向车速估计方法，其特征在于，根据车辆实时失稳车轮数量和组合情况进行纵向车速计算的方法包括如下步骤：
1)无...

【专利技术属性】
技术研发人员：付翔，赵熙金，李东园，杨鹏，刘道远，吴森，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42