【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及车辆控制领域，具体涉及一种自动驾驶车辆紧急避撞稳定性控制方法及系统。
技术介绍
1、随着社会经济和汽车工业的迅速发展进步，对汽车安全问题的重视程度不断提高。在过去的几十年里，为了提高智能车辆的主动安全性，通常采用预制动、四轮转向(4ws)、直接横摆力矩控制(dyc)等方式，这些系统极大程度地减少了道路交通事故的发生。
2、为了提高车辆在避撞时的横向稳定性，现有技术中，通常是稳定控制器将侧滑角保持在安全阈值内，驾驶员可以通过转向动作控制转弯平稳，进而提高车辆的稳定性，其中，直接横摆力矩控制(dyc)是车辆稳定控制系统的基础，其主要计算方法有线性二次调节器、模糊控制、模糊pid控制和滑模控制。
3、针对不同路况下的路面附着系数和速度变化，一种用于车辆安全稳定控制的模糊自适应pid策略，通过采用模糊控制对pid参数进行整定，以适应不同的工况，具有较好的鲁棒性；但对模糊规则和隶属函数要求较高，其控制精度变化也较大。而通过控制轮内电机驱动系统的现有技术，实现了车辆在各种运输条件下的纵横运动平滑调节；采用数据融合技术，对测量数据进行修正来提高控制精度和响应性，并同步估计侧滑角和横摆角速度，然后，基于计算得到的主动偏航力矩，构建前馈-反馈控制系统，提高车辆的机动性和稳定性；然而，其未考虑不同路面附着系数对控制系统的影响。
4、因此，为解决以上问题，需要一种自动驾驶车辆紧急避撞稳定性控制方法及系统，能够充分考虑多种影响因素，有效提高自动驾驶车辆在紧急避撞过程中的路径跟踪性能和行驶稳定性，控制精度
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的是克服现有技术中的缺陷，提供自动驾驶车辆紧急避撞稳定性控制方法及系统，能够充分考虑多种影响因素，有效提高自动驾驶车辆在紧急避撞过程中的路径跟踪性能和行驶稳定性，控制精度高。
2、本专利技术的自动驾驶车辆紧急避撞稳定性控制方法，包括如下步骤：
3、基于二自由度车辆动力学模型，确定车辆在紧急避撞过程中的最大稳定车速；
4、判断实际车速是否超过最大稳定车速，若是，则对车辆进行主动刹车；若否，则车辆通过2ws或4ws跟踪预定的轨迹行驶。
5、进一步，所述二自由度车辆动力学模型包括侧向运动方程和横摆运动方程；
6、所述侧向运动方程为：
7、
8、其中，m为车辆质量，v为车速，为质心侧偏角速度，r为横摆角速度，cf为前轮胎侧偏刚度，δf为前轮转角，lf为质心到前轴的距离，β为质心侧偏角，cr为后轮胎侧偏刚度；
9、所述横摆运动方程为：
10、
11、其中，iz是车辆绕z轴的横摆转动惯量；为横摆角加速度；lr为质心到后轴的距离；以车辆行进方向所在直线为x轴，在车辆所处水平面内将与x轴垂直的直线作为y轴，将垂直于x轴与y轴构成平面的直线为z轴。
12、进一步，根据如下公式确定车辆在紧急避撞过程中的最大稳定车速vr：
13、
14、其中，m为车辆质量；l为质心到后轴的距离与质心到前轴的距离之和；μ为路面附着系数；lf为质心到前轴的距离；h为前转向校正系数；r为道路曲率；δyc为相对侧向位移。
15、进一步，对车辆进行主动刹车，包括：采用双pid实现对纵向运动的控制；其中，所述双pid包括第一pid以及第二pid；
16、所述第一pid控制位置误差e1，来对速度进行调节；其中，误差e1为期望路径与实际路径的横向位移之间的差值；
17、所述第二pid控制速度误差e2，来对加速度进行调节；其中，误差e2为设置速度与实际车速之间的差值；所述设置速度为期望车速及第一pid控制输出的调节车速之和。
18、进一步，对车辆进行主动刹车后，包括：四轮转向控制；
19、所述四轮转向控制采用比例控制；其中，根据比例系数的方式调整前后轮的转向角度；稳态转向时后轮转向角δr和前轮转向角δf的比例系数为kff；
20、根据如下公式确定比例系数为kff：
21、
22、其中，l为质心到后轴的距离与质心到前轴的距离之和。
23、进一步，对车辆进行主动刹车后，包括：直接横摆力矩控制；
24、所述直接横摆力矩控制采用滑模变结构对主动横摆力矩进行控制。
25、进一步，采用滑模变结构对主动横摆力矩进行控制，具体包括：通过质心侧偏角参考值和横摆角速度参考值的偏差决定附加横摆力矩的控制量；
26、其中，根据如下公式确定附加横摆力矩的控制量δm：
27、
28、其中，β为质心侧偏角；r为横摆角速度；ε为边界层厚度；s为滑动面；sgn(s)为符号函数，当s大于0，sgn(s)＝1，当s等于0，sgn(s)＝0，当s小于0，sgn(s)＝-1；k为趋近率指数；为横摆角速度参考值rref对应的横摆角加速度。
29、进一步，采用饱和函数sat(s)来替代符号函数sgn(s)；
30、其中，
31、δs为滑动面变化量；δ为给定的边界层厚度。
32、一种自动驾驶车辆紧急避撞稳定性控制系统，包括车速确定单元以及稳定控制单元；
33、所述车速确定单元，用于基于二自由度车辆动力学模型，确定车辆在紧急避撞过程中的最大稳定车速；
34、所述稳定控制单元，用于判断实际车速是否超过最大稳定车速，若是，则对车辆进行主动刹车；若否，则车辆通过2ws或4ws跟踪预定的轨迹行驶。
35、进一步，根据如下公式确定车辆在紧急避撞过程中的最大稳定车速vr：
36、
37、其中，m为车辆质量；l为质心到后轴的距离与质心到前轴的距离之和；μ为路面附着系数；lf为质心到前轴的距离；h为前转向校正系数；r为道路曲率；δyc为相对侧向位移。
38、本专利技术的有益效果是：本专利技术公开的一种自动驾驶车辆紧急避撞稳定性控制方法及系统，基于二自由度车辆动力学模型，确定在紧急避撞过程中的最大稳定车速，如果实际车速超过最大稳定车速，将对车辆进行主动刹车；其次，采用四轮转向控制和直接横摆力矩控制来进一步提高车辆在避撞过程中的稳定性。本专利技术能够充分考虑多种影响因素，有效提高自动驾驶车辆在紧急避撞过程中的路径跟踪性能和行驶稳定性，控制精度高。
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1.一种自动驾驶车辆紧急避撞稳定性控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆紧急避撞稳定性控制方法，其特征在于：所述二自由度车辆动力学模型包括侧向运动方程和横摆运动方程；
3.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆紧急避撞稳定性控制方法，其特征在于：根据如下公式确定车辆在紧急避撞过程中的最大稳定车速Vr：
4.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆紧急避撞稳定性控制方法，其特征在于：对车辆进行主动刹车，包括：采用双PID实现对纵向运动的控制；其中，所述双PID包括第一PID以及第二PID；
5.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆紧急避撞稳定性控制方法，其特征在于：对车辆进行主动刹车后，包括：四轮转向控制；
6.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆紧急避撞稳定性控制方法，其特征在于：对车辆进行主动刹车后，包括：直接横摆力矩控制；
7.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆紧急避撞稳定性控制方法，其特征在于：采用滑模变结构对主动横摆力矩进行控制，具体包括：通过质心侧偏角参考值和横摆角速度参考值的偏差决定附
8.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆紧急避撞稳定性控制方法，其特征在于：采用饱和函数sat(s)来替代符号函数sgn(s)；
9.一种自动驾驶车辆紧急避撞稳定性控制系统，其特征在于：包括车速确定单元以及稳定控制单元；
10.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆紧急避撞稳定性控制系统，其特征在于：根据如下公式确定车辆在紧急避撞过程中的最大稳定车速Vr：
...【技术特征摘要】
1.一种自动驾驶车辆紧急避撞稳定性控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆紧急避撞稳定性控制方法，其特征在于：所述二自由度车辆动力学模型包括侧向运动方程和横摆运动方程；
3.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆紧急避撞稳定性控制方法，其特征在于：根据如下公式确定车辆在紧急避撞过程中的最大稳定车速vr：
4.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆紧急避撞稳定性控制方法，其特征在于：对车辆进行主动刹车，包括：采用双pid实现对纵向运动的控制；其中，所述双pid包括第一pid以及第二pid；
5.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆紧急避撞稳定性控制方法，其特征在于：对车辆进行主动刹车后，包括：四轮转向控制；
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄超群，来飞，
申请(专利权)人：重庆开放大学重庆工商职业学院，
类型：发明
国别省市：
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