用于四驱汽车电动助力转向与主动动力分配集成控制方法技术

本发明专利技术公开了一种用于四驱汽车电动助力转向与主动动力分配集成控制方法，S1、状态参数信号采集、汽车参数的获取、路面附着系数估计；S2、判断车辆转向行驶是否处于转向不足或转向过多；S3、当所述车辆转向行驶状态处于转向不足或转向过多时，确定转向特性类型；S4、构建电动助力转向与主动动力分配集成控制系统;S5、调整电动助力转向系统助力矩输出和主动动力分配系统转矩输出。本发明专利技术可以解决两系统之间耦合问题，并且通过集成控制系统对电动助力转向系统助力矩的输出和主动动力分配系统转矩的输出优化，避免了四驱汽车在正常行驶途中由于受到外界环境因素影响时而导致汽车会出现转向不足或转向过多情况的发生。现转向不足或转向过多情况的发生。现转向不足或转向过多情况的发生。

【技术实现步骤摘要】
用于四驱汽车电动助力转向与主动动力分配集成控制方法


[0001]本专利技术涉及主动安全辅助驾驶控制
，尤其涉及一种用于四驱汽车电动助力转向与主动动力分配集成控制方法。

技术介绍

[0002]随着人们对于汽车主动安全辅助驾驶技术的要求不断的提高，汽车底盘系统集成控制技术走进了大众视野。为了进一步提高汽车主动安全性能，主动动力分配系统作为四驱汽车研究的关键技术之一，主要是因为它不仅可以提高汽车的主动安全性能，而且还可以避免能量的消耗提高汽车的动力性能。当汽车在正常行驶途中由于受到外界环境因素影响时，汽车会出现转向不足或转向过多甚至是侧滑失稳的情形。电动助力转向系统作为主要的转向系统，对于四驱汽车转向特性的改善有显著作用。考虑到电动助力转向系统和主动动力分配系统是两个独立的系统，通过集成电动助力转向系统和主动动力分配系统对于提高汽车主动安全辅助驾驶技术具有重要研究意义。
[0003]电动助力转向系统和主动动力分配系统的集成，虽然可以进一步的提高单个系统所带来的控制效果，但由于两系统间存在耦合的关系，所以对于如何通过集成控制器使电动助力转向系统中的转向助力矩输出和主动动力分配系统中的转矩分配输出达到理想的状态，进一步改善当前行驶状态显得极其重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于四驱汽车电动助力转向与主动动力分配集成控制方法，为了解决利用集成控制器调整电动助力转向系统中转向助力矩输出和主动动力分配系统中转矩分配输出使汽车转向不足或者转向过多这一状态得以良好的改善。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种用于四驱汽车电动助力转向与主动动力分配集成控制方法，具体包括以下步骤：
[0007]S1、采集状态参数信号，获取汽车参数，估计路面附着系数；
[0008]S2、根据状态参数信号和路面附着系数估计，判断车辆转向行驶是否处于转向不足或转向过多；
[0009]S3、当所述车辆转向行驶状态处于转向不足或转向过多时，确定转向特性类型；
[0010]S4、构建电动助力转向与主动动力分配集成控制系统模型，确定集成控制模型输出的附加横摆力矩参数和助力矩控制参数；
[0011]S5、调整电动助力转向助力矩输出和主动动力分配转矩输出。
[0012]步骤S1所述中的状态参数信号包括横摆角速度、质心侧偏角、侧向加速度、前轮转角、前后轮轮胎纵向附着力的变化量、前后轮轮胎侧向附着力的变化量；所述的汽车参数包括前后轴至质心的距离、前后轮轮距、汽车前后轮轮胎侧偏刚度、整车绕Z轴的等效转动惯
量、整车质量；
[0013]步骤S1中所述的估计路面附着系数，具体包括以下内容：
[0014]对单个驱动轮胎受力分析计算车轮纵向力和侧向力表达式如下：
[0015][0016][0017]式中λ为轮胎纵向滑移率；F
z
为车轮垂直力；α为轮胎侧偏角；C
x
为轮胎纵向刚度；C
y
为轮胎侧向刚度；μ为路面附着系数；f(d)为轮胎动态参数有关函数，表达式如下：
[0018][0019][0020]式中ρ为速度影响因子；d为轮胎滑移非线性特性边界值；
[0021]对Dugoff轮胎纵向力和侧向力进行归一化的表达式如下：
[0022][0023][0024]式中为归一化纵向力；为归一化侧向力；
[0025]计算路面附着系数与轮胎纵向力和侧向力关系如下：
[0026][0027][0028]式中ij＝fl,fr,rr,rl分别为左前、右前、左后、右后方位的轮胎；μ
ij
为轮胎路面附着系数；分别为归一化轮胎纵向力、侧向力；λ
ij
,α
ij
,F
zij
分别为轮胎滑移率、轮胎侧偏角和车轮垂向载荷；
[0029]根据无迹卡尔曼滤波器原理建立估计器，确定系统方程；
[0030]根据系统方程的确定，设定X(k)为状态方程、Y(k)为测量方程、U为系统输入、k为采样时间，确定状态方程和测量方程如下式：
[0031][0032][0033]其中其中
[0034]式中δ为前轮转角；m为整车质量；l
f
、l
r
为汽车前后轴至质心的距离；T
f
、T
r
为前后轴驱动力矩；I
z
为绕Z轴的等效转动惯量；W(k)、V(k)为过程噪声信号和测量噪声信号；
[0035]根据确定的状态方程和测量方程，确定路面附着系数的大小。
[0036]步骤S2中所述的判断车辆转向行驶是否处于转向不足或转向过多包括以下内容：
[0037]根据状态参数采集[t0,t1]时刻信号，计算横摆角加速度差为
[0038][0039]式中I
z
为绕Z轴的等效转动惯量；δ
f
为前轮转角；l
f
，l
r
为汽车前后轴至质心的距离；d
f
为前轮轮距；σ1，σ2，σ3，σ4为左前、右前、左后、右后车轮在[t0,t1]时刻内侧向附着力变化量；ε1，ε2，ε3，ε4为左前、右前、左后、右后车轮在[t0,t1]时刻内纵向附着力变化量；
[0040]根据横摆角加速度差判断车辆转向行驶是否处于转向不足或转向过多，若则车辆处于正常转向状态，否则车辆处于转向不足或转向过多状态。
[0041]步骤S3中所述的车辆转向行驶状态处于转向不足或转向过多时，确定转向特性具体类型包括以下内容：
[0042]根据步骤S2所述的状态参数信号采集，确定前轮转角δ
f
大小；
[0043]通过横摆角加速度差和前轮转角判断转向特性具体类型有如下操作：
[0044]若δ
f
>0，车辆转向特性为不足转向；
[0045]若δ
f
>0，车辆转向特性为过多转向；
[0046]若δ
f
<0，车辆转向特性为不足转向；
[0047]若δ
f
<0，车辆转向特性为过多转向。
[0048]步骤S4中所述的构建电动助力转向与主动动力分配集成控制系统模型，确定集成控制模型输出的附加横摆力矩参数和助力矩控制参数，包括以下内容：
[0049]根据状态参数信号的采集、车辆参数的获取以及路面附着系数的限制计算参考横摆角速度为
[0050][0051]参考质心侧偏角为
[0052]最大横摆角速度为
[0053]最大质心侧偏角为β
max
＝tan
‑1(0.02μg)；
[0054]式中l为汽车轴距；m为整车质量；v
x
为汽车车速；C
f
，C
r...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于四驱汽车电动助力转向与主动动力分配集成控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：S1、采集状态参数信号，获取汽车参数，估计路面附着系数；S2、根据状态参数信号和路面附着系数估计，判断车辆转向行驶是否处于转向不足或转向过多；S3、当所述车辆转向行驶状态处于转向不足或转向过多时，确定转向特性类型；S4、构建电动助力转向与主动动力分配集成控制系统模型，确定集成控制模型输出的附加横摆力矩控制参数和助力矩控制参数；S5、调整电动助力转向助力矩输出和主动动力分配转矩输出。2.根据权利要求1所述的一种用于四驱汽车电动助力转向与主动动力分配集成控制方法，其特征在于：步骤S1中所述的状态参数信号包括有横摆角速度、质心侧偏角、侧向加速度、前轮转角、前后轮轮胎纵向附着力的变化量和前后轮轮胎侧向附着力的变化量；所述的汽车参数包括前后轴至质心的距离、前后轮轮距、汽车前后轮轮胎侧偏刚度、整车绕Z轴的等效转动惯量和整车质量。3.根据权利要求2所述的一种用于四驱汽车电动助力转向与主动动力分配集成控制方法，其特征在于，步骤S1中所述的估计路面附着系数，具体包括以下步骤：A1、对单个驱动轮胎受力分析计算车轮纵向力和侧向力表达式如下：A1、对单个驱动轮胎受力分析计算车轮纵向力和侧向力表达式如下：式中λ为轮胎纵向滑移率；F
z
为车轮垂直力；α为轮胎侧偏角；C
x
为轮胎纵向刚度；C
y
为轮胎侧向刚度；μ为路面附着系数；f(d)为轮胎动态参数有关函数，表达式如下：胎侧向刚度；μ为路面附着系数；f(d)为轮胎动态参数有关函数，表达式如下：式中ρ为速度影响因子；d为轮胎滑移非线性特性边界值，v
x
为汽车车速；A2、对Dugoff轮胎纵向力和侧向力进行归一化的表达式如下：A2、对Dugoff轮胎纵向力和侧向力进行归一化的表达式如下：式中为归一化纵向力；为归一化侧向力；A3、计算路面附着系数与轮胎纵向力和侧向力关系如下：A3、计算路面附着系数与轮胎纵向力和侧向力关系如下：
式中ij＝fl,fr,rr,rl分别为左前、右前、左后、右后方位的轮胎；μ
ij
为轮胎路面附着系数；分别为归一化轮胎纵向力、侧向力；λ
ij
,α
ij
,F
zij
分别为轮胎滑移率、轮胎侧偏角和车轮垂向载荷；A4、根据无迹卡尔曼滤波器原理建立估计器，确定系统方程；A5、根据系统方程的确定，设定X(k)为状态方程、Y(k)为测量方程、U为系统输入、k为采样时间，确定状态方程和测量方程如下式：样时间，确定状态方程和测量方程如下式：其中其中式中δ为前轮转角；m为整车质量；l
f
、l
r
为汽车前后轴至质心的距离；T
f
、T
r
为前后轴驱动力矩；I
z
为绕Z轴的等效转动惯量；W(k)、V(k)为过程噪声信号和测量噪声信号；A6、根据确定的状态方程和测量方程，确定路面附着系数的大小。4.根据权利要求3所述的一种用于四驱汽车电动助力转向与主动动力分配集成控制方法，其特征在于：所述S2中判断车辆转向行驶是否处于转向不足或转向过多，具体包括以下步骤：B1、根据状态参数采集[t0,t1]时刻信号，计算横摆角加速度差为式中I
z
为绕Z轴的等效转动惯量；δ
f
为前轮转角；l
f
，l
r
为汽车前后轴至质心的距离；d
f
为前轮轮距；σ1，σ2，σ3，σ4为左前、右前、左后、右后车轮在[t0,t1]时刻内侧向附着力变化量；ε1，ε2，ε3，ε4为左前、右前、左后、右后车轮在[t0,t1]时刻内纵向附着力变化量；为[t0,t1]时刻横摆角加速度差，为t1时刻横摆角加速度，为t0时刻横摆角加速度；B2、根据横摆角加速度差判断车辆转向行驶是否处于转向不足或转向过多，若则车辆处于正常转向状态，否则车辆处于转向不足或转向过多状态。5.根据权利要求4所述的一种用于四驱汽车电动助力转向与主动动力分配集成控制方法，其特征在于，步骤S3...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋宇，刘家喜，陈黎卿，陈凯琪，李倩倩，陆长健，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：