一种操纵杆线控转向控制方法技术

本发明专利技术公开了一种操纵杆线控转向控制方法，包括以下步骤：采集操纵杆转角δ

【技术实现步骤摘要】
一种操纵杆线控转向控制方法


[0001]本专利技术属于汽车转向系统中的线控转向系统
，具体涉及一种操纵杆线控转向控制方法。

技术介绍

[0002]当前汽车自动驾驶技术快速发展，在L3、L4级自动驾驶车辆上，既需要为驾驶员预留充足的活动空间，又需要保证手动驾驶的便捷性和安全性。传统的方向盘式机械转向系统操纵动作大、占用空间较多、限制更高规格安全气囊的安装、遮挡仪表、转向柱结构在碰撞时易对驾驶员造成伤害，并且方向盘与转向轮是联动的，车辆稳定性控制系统无法直接修正转向角；在自动驾驶系统工作时，易导致车内乘员活动对自动驾驶系统的干扰。
[0003]中国授权专利“一种基于操纵杆的线控转向系统角传动比控制方法(201210385476.3)”中，通过角传动比对操纵杆转角积分求出转向轮转角，未根据车辆运动状态采取稳定性辅助措施。当车辆在湿滑路面行驶或紧急转向时，由于轮胎侧偏力的饱和，车辆易产生侧滑或激转，进而失控。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术存在的缺陷，本专利技术提供了一种操纵杆线控转向控制方法，可以对转向角进行修正，提高操纵稳定性。
[0005]为了实现本专利技术目的，本专利技术提供的一种操纵杆线控转向控制方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1、获取操纵杆转角；
[0007]步骤2、根据操纵杆转角大小和当前车速进行修正，得到理想稳态前轮转角；通过在转向中位设置一定的操纵死区，降低车辆直行时驾驶员的操纵负担；根据当前车速计算速度修正因子f
u
，通过改变不同车速下的转向传动比，使转向增益在各种行驶工况下都保持在合理范围，且在低速时能够达到前轮转角的极限位置；计算理想稳态前轮转角
[0008]步骤3、根据理想稳态前轮转角和车辆的线性二自由度参考模型，计算参考横摆角速度和参考质心侧偏角；
[0009]步骤4、判断当前实际横摆角速度和质心侧偏角与参考值的偏差是否达到阈值，若达到阈值，转入步骤5；否则，直接控制转向执行电机跟踪理想稳态前轮转角；
[0010]步骤5、采用基于模型预测算法的稳定性控制程序修正转向角并对左右车轮差动制动。
[0011]对本专利技术的进一步改进，操纵杆转角δ
d
的极限为
±
40
°
。
[0012]对本专利技术的进一步改进，步骤2所述得到理想稳态前轮转角的具体步骤为：
[0013]步骤2.1：根据操纵杆转角大小计算转角修正因子f
δ
；
[0014]步骤2.2：根据当前车辆行驶速度计算速度修正因子f
u
；
[0015]步骤2.3：基于转角修正因子f
δ
、速度修正因子f
u
操纵杆转角δ
d
得到理想稳态前轮
转角。理想稳态前轮转角的计算公式如下：
[0016][0017]对本专利技术的进一步改进，步骤2.2中所述速度修正因子的设计方式如下：
[0018]1)在低速时，前轮转角能达到极限位置，此时速度修正因子为前轮极限转角与操纵杆转角极限的比值；
[0019]2)在中、高速度且小于临界速度时，保持操纵杆转角到横摆角速度响应的转向增益值K
r
恒定；
[0020]此时速度修正因子为：
[0021][0022]其中K为车辆的稳定性因数，l为轴距；
[0023]3)在速度高于常用车速范围时，维持条件2)中计算得到的临界速度修正因子不变。
[0024]对本专利技术的进一步改进，步骤3中所述车辆的线性二自由度参考模型如下：
[0025][0026]其中，m为整车质量，I
z
为车辆的横摆转动惯量，a、b分别为前、后轴到质心的距离，C
f
、C
r
为前、后轴等效侧偏刚度，u为车辆行驶速度在纵向的分量，ω为横摆角速度，β为质心侧偏角。
[0027]对本专利技术的进一步改进，步骤3中所述参考横摆角速度的获取方式如下：
[0028][0029]对本专利技术的进一步改进，步骤3中所述参考质心侧偏角的确定方式如下：
[0030][0031]轮胎附着极限约束了质心侧偏角的大小，因此有：
[0032][0033]取β
r1
、β
r2
中绝对值较小者作为所述参考质心侧偏角β
r
。
[0034]对本专利技术的进一步改进，步骤4中，是否转入步骤5的判断方法为：
[0035]根据当前实际的车辆横摆角速度ω
v
和参考横摆角速度ω
r
得到横摆角速度偏差e(ω)＝|ω
c
‑
ω
r
|，根据当前实际的质心侧偏角β
v
和参考质心侧偏角β
r
，得到质心侧偏角偏差e(β)＝|β
c
‑
β
r
|；
[0036]设置横摆角速度偏差阈值Δω和质心侧偏角偏差阈值Δβ；
[0037]若e(ω)≥Δω或e(β)≥Δβ，则激活基于模型预测的稳定性控制程序，转入步骤5；若e(ω)＜Δω且e(β)＜Δβ，直接控制转向执行电机跟踪理想稳态前轮转角。
[0038]对本专利技术的进一步改进，步骤5中稳定性控制程序对于转向角修正量的确定方式如下：
[0039]对于车辆二自由度非线性预测模型首先令基础控制量u
b
＝[δ0,0]′
，其中ξ为系统状态量，δ0为控制周期开始时刻的等效前轮转角；
[0040]在控制周期中保持基础控制量不变，并得到系统基础状态量的递推关系；
[0041]基于系统基础状态量的递推关系，得到该控制周期内的线性预测模型；
[0042]按照模型预测控制算法，以参考横摆角速度和参考质心侧偏角作为跟踪目标值，建立二次规划成本函数，优化求解最优控制序列，取其中的即时控制量，即理想前轮转角和补偿横摆力矩，并控制转向执行电机跟踪修正后的理想前轮转角。
[0043]对本专利技术的进一步改进，步骤5中稳定性控制程序对左右车轮进行差动制动时的理想制动力矩的确定方式如下：
[0044]定义前、后轮负担系数分别为P
f
、P
r
，令P
f
＝1
‑
P
r
；
[0045][0046]其中α
f
、α
r
分别为前、后轴的侧偏角，忽略车轮的转动惯量，根据各车轮的力矩关系，设置制动力矩为
[0047][0048][0049]其中，a为前轴到质心的距离，c为左右轮距，r为轮胎滚动半径，M
*
为补偿横摆力矩，和分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的理想制动力矩。
[0050]与现有技术相比，本专利技术能够实现的有益效果至少如下：
[0051](1)本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种操纵杆线控转向控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、获取操纵杆转角；步骤2、根据操纵杆转角大小和当前车速进行修正，得到理想稳态前轮转角；步骤3、根据理想稳态前轮转角和车辆的线性二自由度参考模型，计算参考横摆角速度和参考质心侧偏角；步骤4、判断当前实际横摆角速度和质心侧偏角与参考值的偏差是否达到阈值，若达到阈值，转入步骤5；否则，直接控制转向执行电机跟踪理想稳态前轮转角；步骤5、采用基于模型预测算法的稳定性控制程序修正转向角并对左右车轮差动制动。2.根据权利要求1所述的一种操纵杆线控转向控制方法，其特征在于：操纵杆转角δ
d
的极限为
±
40
°
。3.根据权利要求1所述的一种操纵杆线控转向控制方法，其特征在于，步骤2所述得到理想稳态前轮转角的具体步骤为：步骤2.1：根据操纵杆转角大小计算转角修正因子f
δ
；步骤2.2：根据当前车辆行驶速度计算速度修正因子f
u
；步骤2.3：基于转角修正因子f
δ
、速度修正因子f
u
操纵杆转角δ
d
得到理想稳态前轮转角，理想稳态前轮转角的计算公式如下：4.根据权利要求1所述的一种操纵杆线控转向控制方法，其特征在于，步骤2.2中所述速度修正因子的设计方式如下：1)在低速时，前轮转角能达到极限位置，此时速度修正因子为前轮极限转角与操纵杆转角极限的比值；2)在中、高速度且小于临界速度时，保持操纵杆转角到横摆角速度响应的转向增益值K
r
恒定；此时速度修正因子为：其中K为车辆的稳定性因数，l为轴距；3)在速度高于常用车速范围时，维持条件2)中计算得到的临界速度修正因子不变。5.根据权利要求1所述的一种操纵杆线控转向控制方法，其特征在于，步骤3中所述车辆的线性二自由度参考模型如下：其中，m为整车质量，I
z
为车辆的横摆转动惯量，a、b分别为前、后轴到质心的距离，C
f
、C
r
为前、后轴等效侧偏刚度，u为车辆行驶速度在纵向的分量，ω为横摆角速度，β为质心侧偏角。
6.根据权利要求1所述的一种操纵杆线控转向控制方法，其特征在于，步骤3中所述参考横摆角速度的获取方式如下：7.根据权利要求1所述的一种操纵杆线控转向控制方法，其特征在于，步骤3中所述参考质心侧偏角的确定方式如下：轮胎附着极限约束了质心侧偏角的大小，因此有：取β
r1

【专利技术属性】
技术研发人员：谢正超，张睿，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：