CN113682282A - 一种车辆稳定性控制方法、***、车辆和存储介质 - Google Patents

一种车辆稳定性控制方法、***、车辆和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种车辆稳定性控制方法、***、车辆和存储介质，车辆稳定性控制方法包括如下步骤：根据整车传感器测量得到的信号对车辆的质心侧偏角和横摆角速度进行估计得到车辆的质心侧偏角估计值
Figure DDA0003256096480000011
和横摆角速度估计值
Figure DDA0003256096480000012
根据纵向车速vx和前轮转角δ辨识当前时刻驾驶员期望的质心侧偏角期望值βd和横摆角速度期望值γd；根据所述质心侧偏角估计值
Figure DDA0003256096480000013
与所述质心侧偏角期望值βd的差值，以及所述横摆角速度估计值
Figure DDA0003256096480000014
与所述横摆角速度期望值γd的差值得到车辆稳定性控制所需的附加横摆力矩Mz；对附加横摆力矩Mz进行分配，得到整车稳定性控制各个车轮所需的轮缸制动压力。本发明能够提升车辆控制的稳定性。

Description

一种车辆稳定性控制方法、***、车辆和存储介质
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种车辆稳定性控制方法、***、车辆和存储介质。
背景技术
随着人们对驾乘体验的要求越来越高，汽车不断向智能化方向发展。在行车过程中，不可避免会面对连续大转弯的工况。在此种工况中，车辆易因轴荷转移、车辆结构参数变化、路面附着力不足等因素失去稳定性，由此引发甩尾、侧翻等众多严重的交通事故，因此，需要对汽车进行有效控制，保证行车的安全。
传统车辆稳定性控制大多基于经典的PID控制，该算法较为依赖工程经验，针对不同的工况需要更换控制参数以提高***的鲁棒性，工程师标定负担大。虽然模型预测控制能够考虑执行器特性、稳定性能指标等诸多因素，但预测的精度较低，导致车辆控制的稳定性较差，而且由于其算法运算求解过程的复杂度较高，较难实时地应用于车辆的实际控制中。
因此，需要一种车辆稳定性控制方法、***、车辆和存储介质来解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆稳定性控制方法、***、车辆和存储介质，能够提升车辆控制的稳定性，而且降低求解的复杂度，实现对车辆的实际控制。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种车辆稳定性控制方法，包括如下步骤：
S1、根据整车传感器测量得到的信号对车辆的质心侧偏角和横摆角速度进行估计得到车辆的质心侧偏角估计值
Figure BDA0003256096460000021
和横摆角速度估计值
Figure BDA0003256096460000022
S2、根据纵向车速vx和前轮转角δ辨识当前时刻驾驶员期望的质心侧偏角期望值βd和橫摆角速度期望值γd；
S3、根据所述质心侧偏角估计值
Figure BDA0003256096460000023
与所述质心侧偏角期望值βd的差值，以及所述横摆角速度估计值
Figure BDA0003256096460000024
与所述橫摆角速度期望值γd的差值得到车辆稳定性控制所需的附加橫摆力矩Mz；
S4、对附加橫摆力矩Mz进行分配，得到整车稳定性控制各个车轮所需的轮缸制动压力。
可选地，所述步骤S1，使用非线性的车辆动力学模型结合无迹卡尔曼滤波估算得到车辆的质心侧偏角估计值
Figure BDA0003256096460000025
和横摆角速度估计值
Figure BDA0003256096460000026
可选地，所述步骤S1中，所述整车传感器测量得到的信号包括车辆的橫摆角速度γ、前轮转向角δ和纵向车速vx。
可选地，所述步骤S3中，基于滑模控制原理，结合所述质心侧偏角估计值
Figure BDA0003256096460000027
与所述质心侧偏角期望值βd的差值，以及所述横摆角速度估计值
Figure BDA0003256096460000028
与所述橫摆角速度期望值γd的差值得到车辆稳定性控制所需的附加橫摆力矩Mz。
可选地，采用指数趋近律进行滑模控制。
可选地，采用线性二自由度车辆动力学模型结合滑模控制原理对车辆稳定性控制所需的附加橫摆力矩Mz进行计算。
可选地，基于车辆动力学仿真软件CarSim和MATLAB/Simulink搭建联合仿真平台，对所述车辆稳定性控制方法进行仿真实验。
一种车辆稳定性控制***，包括：
状态估算模块，能够根据整车传感器测量得到的信号对车辆的质心侧偏角和横摆角速度进行估计得到车辆的质心侧偏角估计值
Figure BDA0003256096460000031
和横摆角速度估计值
Figure BDA0003256096460000032
期望值辨识模块，能够根据纵向车速vx和前轮转角δ辨识当前时刻驾驶员期望的质心侧偏角期望值βd和橫摆角速度期望值γd；
滑模控制模块，与所述状态估算模块和所述期望值辨识模块均通讯连接，能够根据所述质心侧偏角估计值
Figure BDA0003256096460000033
与所述质心侧偏角期望值βd的差值，以及所述横摆角速度估计值
Figure BDA0003256096460000034
与所述橫摆角速度期望值γd的差值得到车辆稳定性控制所需的附加橫摆力矩Mz；
控制分配模块，与所述滑模控制模块通讯连接，能够对附加橫摆力矩Mz进行分配，得到整车稳定性控制各个车轮所需的轮缸制动压力。
一种车辆，所述车辆包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上任一项所述的车辆稳定性控制方法。
一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的车辆稳定性控制方法。
本发明的有益效果：
与现有技术相比，本发明实施例中，首先根据整车传感器测量得到的信号对车辆的质心侧偏角和横摆角速度进行估计得到车辆的质心侧偏角估计值
Figure BDA0003256096460000041
和横摆角速度估计值
Figure BDA0003256096460000042
根据纵向车速vx和前轮转角δ辨识当前时刻驾驶员期望的质心侧偏角期望值βd和橫摆角速度期望值γd，利用质心侧偏角估计值
Figure BDA0003256096460000043
与质心侧偏角期望值βd的差值，以及横摆角速度估计值
Figure BDA0003256096460000044
与橫摆角速度期望值γd的差值得到车辆稳定性控制所需的附加橫摆力矩Mz，最后对附加橫摆力矩Mz进行分配，得到整车稳定性控制各个车轮所需的轮缸制动压力。通过上述方式，可以准确计算得到附加橫摆力矩Mz，并对附加橫摆力矩Mz进行合理分配，能够充分保证车辆在极限转弯工况下具有良好的转向稳定性，提高驾驶员行驶安全性。而且采用本车辆稳定性控制方法，稳定性控制收敛快，算法复杂度低，降低求解的复杂度，实现对车辆的实际应用控制。
附图说明
图1是本发明实施例一中一种车辆稳定性控制方法的流程图；
图2是本发明实施例一中车辆横摆平面四轮模型图；
图3是本发明实施例一中横摆力矩产生效果对比图；
图4是本发明实施例一中质心侧偏角估计曲线图；
图5是本发明实施例一中横摆角速度估计曲线图；
图6是本发明实施例一中双移线工况方向盘转角曲线图；
图7是本发明实施例一中双移线工况橫摆角速度曲线图；
图8是本发明实施例一中双移线工况质心侧偏角曲线图；
图9是本发明实施例一中双移线工况底层制动轮缸压力曲线图；
图10是本发明实施例三中车辆的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
车辆极大地方便了人们的出行，在行车过程中，不可避免会面对连续大转弯的工况。在此种工况中，车辆易因轴荷转移、车辆结构参数变化、路面附着力不足等因素失去稳定性，由此引发甩尾、侧翻等众多严重的交通事故，因此，需要对汽车进行有效控制，保证行车的安全。
为了能够提升车辆控制的稳定性，而且降低控制过程求解的复杂度，实现对车辆的实际控制，如图1所示，本发明提供一种车辆稳定性控制方法。本车辆稳定性控制方法包括如下步骤：
S1、根据整车传感器测量得到的信号对车辆的质心侧偏角和横摆角速度进行估计得到车辆的质心侧偏角估计值
Figure BDA0003256096460000061
和横摆角速度估计值
Figure BDA0003256096460000062
S2、根据纵向车速vx和前轮转角δ辨识当前时刻驾驶员期望的质心侧偏角期望值βd和橫摆角速度期望值γd；
S3、根据质心侧偏角估计值
Figure BDA0003256096460000063
与质心侧偏角期望值βd的差值，以及横摆角速度估计值
Figure BDA0003256096460000064
与橫摆角速度期望值γd的差值得到车辆稳定性控制所需的附加橫摆力矩Mz；
S4、对附加橫摆力矩Mz进行分配，得到整车稳定性控制各个车轮所需的轮缸制动压力。
通过上述方式，可以准确计算得到附加橫摆力矩，并对附加橫摆力矩进行合理分配，能够充分保证车辆在极限转弯工况下具有良好的转向稳定性，提高驾驶员行驶安全性。而且采用本车辆稳定性控制方法，稳定性控制收敛快，算法复杂度低，降低求解的复杂度，实现对车辆的实际应用控制。
可选地，步骤S1，使用非线性的车辆动力学模型结合无迹卡尔曼滤波估算得到车辆的质心侧偏角估计值
Figure BDA0003256096460000071
和横摆角速度估计值
Figure BDA0003256096460000072
具体地，考虑到车辆稳定性控制与质心侧偏角和橫摆角速度存在密切关系，因此忽略空气阻力、轮胎回正力矩等作用，建立如图1所示的车辆橫摆平面四轮模型。
那么可以得到车辆侧向运动和橫摆运动的方程分别为：
Figure BDA0003256096460000073
Figure BDA0003256096460000074
式中，m表示车辆的整车质量；vx表示车身在大地坐标系下的纵向速度；γ表示车辆的橫摆角速度；β表示车辆的侧偏角；δ表示前轮转向角；
Figure BDA0003256096460000075
分别表示左前轮、右前轮、左后轮、右后轮的侧向力；Iz表示车辆在质心处的转动惯量；lf、lr分别表示质心到前轴和后轴中心线的距离；Mz表示车辆稳定性控制所需的附加橫摆力矩。
车辆运动轮胎受到的侧向力影响车辆侧向运动和橫摆运动，合理地描述轮胎的受力情况将影响侧偏角估计精度。选用经典的魔术公式轮胎模型来描述轮胎的非线性特征，那么轮胎的侧向力可以表示为：
Figure BDA0003256096460000076
式中，i＝f，r表示前，后车轮；j＝l，r表示左、右车轮；αi，j表示轮胎的侧偏角；B,C,D,E分别表示轮胎的刚度因子、曲线形状因子、曲线峰值因子和曲线曲率因子。
前、后轮胎的侧偏角近似表示为：
Figure BDA0003256096460000077
Figure BDA0003256096460000081
然后基于无迹卡尔曼滤波的对质心侧偏角和橫摆角速度进行估计：
本文设定橫摆角速度和质心侧偏角为***状态变量，即x＝[γ，β]；设定前轮转角和附加橫摆力矩为***输入，即u＝[δ，Mz]；选用易用传感器测量的橫摆角速度作为***的观测变量，即y＝γ。将非线性车辆动力学模型(1)-(5)用向前欧拉法离散化整理为：
Figure BDA0003256096460000082
式中，W(k)表示协方差阵为Q(k)的过程噪声；V(k)表示协方差阵为R(k)的测量噪声。
设定无迹卡尔曼滤波状态初始估计值和误差协方差矩阵分别为
Figure BDA0003256096460000083
Figure BDA0003256096460000084
在设定的估计点附近采样生成2n+1个Sigma点，可以表示为：
Figure BDA0003256096460000085
式中，κ表示尺度参数；n为待估计状态的向量维数；i表示对应的采样点。
Sigma点对应的均值加权值为：
Figure BDA0003256096460000086
Sigma点对应的协方差加权值为：
Figure BDA0003256096460000091
式中，ακ和βκ表示设计的采样点参数。
随后计算2n+1个Sigma点集的一步预测值：
Figure BDA0003256096460000092
一步预测值对应的均值和方差为：
Figure BDA0003256096460000093
Figure BDA0003256096460000094
在一步预测值附近采样生成新的2n+1个Sigma点，可以表示为：
Figure BDA0003256096460000095
那么预测获得的观测量为：
Figure BDA0003256096460000096
***预测观测量的均值和协方差为：
Figure BDA0003256096460000097
Figure BDA0003256096460000098
Figure BDA0003256096460000099
对应的Kalman增益矩阵为：
Figure BDA00032560964600000910
最后更新***状态和方差：
Figure BDA00032560964600000911
Figure BDA00032560964600000912
卡尔曼滤波的估计精度及对噪声的敏感性与过程噪声和测量噪声的方差初值选取有着密切的关系。过程噪声协方差矩阵Q和测量噪声协方差矩阵R对于观测器估计结果的作用是相反的。随着Q增大，卡尔曼滤波器对非线性模型的信赖度降低，估计结果受到噪声影响，有较大的震荡，滤波结果较差；随着R增大，***对测量的橫摆角速度的信赖度降低，观测算法更多利用非线性模型运算结果进行估计，震荡情况明显得到改善。考虑到本专利橫摆角速度传感器精度较高，最终选取
Figure BDA0003256096460000101
R＝5。
可选地，步骤S1中，整车传感器测量得到的信号包括车辆的橫摆角速度γ、前轮转向角δ和纵向车速vx。利用非线性的车辆动力学模型结合无迹卡尔曼滤波对车辆的橫摆角速度γ、前轮转向角δ和纵向车速vx进行计算，从而估算得到车辆的质心侧偏角估计值
Figure BDA0003256096460000102
和横摆角速度估计值
Figure BDA0003256096460000103
通过上述方式，基于无迹卡尔曼滤波估算的车辆质心侧偏角，充分考虑车辆的非线性特性，估算精度较高。
可选地，根据纵向车速vx和前轮转角δ辨识当前时刻驾驶员期望的质心侧偏角期望值βd和橫摆角速度期望值γd的方法如下：
在稳态行驶时，车辆稳定性控制所需的附加橫摆力矩为零，且橫摆角速度和质心侧偏角为定值，那么此时Mz＝0，
Figure BDA0003256096460000106
将其代入线性公式(6)中，同时考虑路面附着极限，可得理想橫摆角速度γd为：
Figure BDA0003256096460000105
Figure BDA0003256096460000111
式中，K表示车辆稳定性因数，kg·rad/N。
驾驶员行车时通常希望车辆质心侧偏角尽可能趋近于零，以获得良好的驾驶感受，因此设定βd＝0。
可选地，步骤S3中，基于滑模控制原理，结合质心侧偏角估计值
Figure BDA0003256096460000112
与质心侧偏角期望值βd的差值，以及横摆角速度估计值
Figure BDA0003256096460000113
与橫摆角速度期望值γd的差值得到车辆稳定性控制所需的附加橫摆力矩Mz。具体地，采用指数趋近律进行滑模控制。基于指数趋近型滑模控制方法，稳定性控制收敛快，算法复杂度低，能够充分保证车辆在极限转弯工况下具有良好的转向稳定性，提高驾驶员行驶安全性。
可选地，采用线性二自由度车辆动力学模型结合滑模控制原理对车辆稳定性控制所需的附加橫摆力矩Mz进行计算。具体地，非线性动力学模型不利于整车稳定性控制的设计，因此引入线性二自由度车辆动力学模型。轮胎侧向力与侧偏角可以近似表示为：
Ff＝Cfαf (23)
Fr＝Crαr (24)
式中，Cf、Cr分别表示前轮和后轮的轮胎侧偏刚度，N/rad。
考虑到前轮转角δ很小，cosδ近似为1。假设左右轮胎受力一致，那么可以获得线性二自由度车辆动力学模型为：
Figure BDA0003256096460000121
式中，
Figure BDA0003256096460000122
Figure BDA0003256096460000123
b12＝0,
Figure BDA0003256096460000124
获得维持车辆稳定性所需的附加横摆力矩。选用橫摆角速度和质心侧偏角与理想值之间的偏差为滑模面，即：
s＝kγ(γ-γd)+kβ(β-βd) (26)
式中，kγ和kβ为滑模面修正常系数。
对滑模面进行求导可得：
Figure BDA0003256096460000125
进行滑模控制时，我们希望被控***离滑模面较远时获得较大的趋近速度，缩短稳定性控制所需的时间；离滑模面较近时降低趋近速度，使***在滑模面附近尽可能的稳定。因此选用指数趋近律进行滑模控制，可以表示为：
Figure BDA0003256096460000126
式中，ε1和ε2表示设计的指数趋近律参数。设定ε1＞0,ε2＞0，那么由
Figure BDA0003256096460000127
可知设计的滑模控制器能够满足可达性条件。
为了减缓***在滑模面的抖震，对切换函数改用饱和函数进行优化，即：
Figure BDA0003256096460000128
式中，
Figure BDA0003256096460000129
表示换用的饱和函数边界层厚度。
最终求解得到车辆稳定性控制器的控制律为：
Figure BDA0003256096460000131
可选地，通过单轮差动制动技术实现稳定性控制所需的附加橫摆转矩到轮胎制动压力的控制分配。如图3所示为制动单个车辆对整车产生的横摆力矩效果图，可以看出，车辆在转弯行驶的过程中，制动车辆的内后轮将产生与车辆转向同方向的附加横摆力矩且效率最高；制动车辆的外前轮将将产生与车辆转向反方向的附加横摆力矩且效率最高，由此可以推出，当车辆出现不足转向的现象，可以通过制动内后轮来纠正车辆的不足转向；同理，制动外前轮可以纠正车辆的过度转向现象。
根据上述分析，本文结合方向盘转角、方向盘转角速度和期望附加横摆力矩的正负值来判断车辆是否处于不足转向或者过度转向。制定的制动轮选择规则表如表1所示，且规定逆时针方向为正。
表1差动制动轮选择规则表
Figure BDA0003256096460000132
Figure BDA0003256096460000141
根据车辆单轮模型可知，对应车轮所需的差动制动压力Pi，j与附加橫摆力矩Mz之间的关系为：
Figure BDA0003256096460000142
式中，r表示车轮半径，m；Kb表示对应车轮的制动效能因素，Nm/MPa；Tb表示车辆的半轮距，m；Jt表示轮胎的转动惯量，kg·m2；
Figure BDA0003256096460000143
表示对应车轮的角加速度rad/·s2。
可选地，基于车辆动力学仿真软件CarSim和MATLAB/Simulink搭建联合仿真平台，对车辆稳定性控制方法进行仿真实验。
其中本文涉及的车辆动力学参数如表2所示。
表2车辆参数
Figure BDA0003256096460000144
Figure BDA0003256096460000151
在标准双移线工况下对设计的控制器进行仿真测试，设定驾驶员车速为80km/h，路面附着系数为0.3。
图4和图5分别表示双移线工况下，无迹卡尔曼滤波质心侧偏角和橫摆角速度的估计结果。从实验曲线可以看出，橫摆角速度估计结果基本和真实值一致。质心侧偏角的稳态跟踪误差在0.2deg以内。虽然在第4s时，质心侧偏角估计值出现了一定偏差，但仍在误差接受范围之内。
图6、图7、和图8关于转向轮转角、橫摆角速度、质心侧偏角的实验曲线。从实验曲线可以看出，无控制器状态下，车辆转向轮转角在较大的区间进行变换，在行驶结束9s左右方向盘仍未回正，质心侧偏角变化较大，呈现失稳发散趋势，且未能在双移线工况末端直行工况中归零，导致车辆橫摆角速度平均变化值维持较高水平。
在本文设计的稳定性控制器作用下，车辆前轮转角式中控制在行驶轨迹所需的合理区间-2deg-2deg之内，整车横摆角速度能够紧密的跟随驾驶员期望的橫摆角速度，跟随误差在0.5deg/s之内，质心侧偏角变换较为平缓，始终控制在2deg之内。如图9所示为滑模控制底层制动压力控制实际分配值，可以看出轮缸制动压力变换平缓，满足实际制动***的控制变换极限。
实施例二
本实施例提拱了一种车辆稳定性控制***，包括：状态估算模块、期望值辨识模块、滑模控制模块和控制分配模块。
其中，状态估算模块能够根据整车传感器测量得到的信号对车辆的质心侧偏角和横摆角速度进行估计得到车辆的质心侧偏角估计值
Figure BDA0003256096460000161
和横摆角速度估计值
Figure BDA0003256096460000162
期望值辨识模块能够根据纵向车速vx和前轮转角δ辨识当前时刻驾驶员期望的质心侧偏角期望值βd和橫摆角速度期望值γd；滑模控制模块与状态估算模块和期望值辨识模块均通讯连接，能够根据质心侧偏角估计值
Figure BDA0003256096460000163
与质心侧偏角期望值βd的差值，以及横摆角速度估计值
Figure BDA0003256096460000164
与橫摆角速度期望值γd的差值得到车辆稳定性控制所需的附加橫摆力矩Mz；控制分配模块与滑模控制模块通讯连接，能够对附加橫摆力矩Mz进行分配，得到整车稳定性控制各个车轮所需的轮缸制动压力。
通过上述控制***，可以准确计算得到附加橫摆力矩Mz，并对附加橫摆力矩Mz进行合理分配，能够充分保证车辆在极限转弯工况下具有良好的转向稳定性，提高驾驶员行驶安全性。而且采用本车辆稳定性控制方法，稳定性控制收敛快，算法复杂度低，降低求解的复杂度，实现对车辆的实际应用控制。
实施例三
图10为本实施例中的车辆的结构示意图。图10示出了用来实现本发明实施方式的示例性车辆312的框图。图10显示的车辆312仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图10所示，车辆312以通用终端的形式表现。车辆312的组件可以包括但不限于：车辆本体(图中未示出)、一个或者多个处理器316，存储装置328，连接不同***组件(包括存储装置328和处理器316)的总线318。
总线318表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储装置总线或者存储装置控制器，***总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(Industry SubversiveAlliance，ISA)总线，微通道体系结构(Micro Channel Architecture，MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(Video Electronics Standards Association，VESA)局域总线以及***组件互连(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线。
车辆312包括多种计算机***可读介质。这些介质可以是任何能够被车辆312访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
存储装置328可以包括易失性存储器形式的计算机***可读介质，例如随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)330和/或高速缓存存储器332。车辆312可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机***存储介质。仅作为举例，存储***334可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图10未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图10中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘，例如只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM),数字视盘(Digital Video Disc-Read Only Memory，DVD-ROM)或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线318相连。存储装置328可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块342的程序/实用工具340，可以存储在例如存储装置328中，这样的程序模块342包括但不限于操作***、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块342通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
车辆312也可以与一个或多个外部设备314(例如键盘、指向终端、显示器324等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该车辆312交互的终端通信，和/或与使得该车辆312能与一个或多个其它计算终端进行通信的任何终端(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口322进行。并且，车辆312还可以通过网络适配器320与一个或者多个网络(例如局域网(Local Area Network，LAN)，广域网(Wide Area Network，WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图10所示，网络适配器320通过总线318与车辆312的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合车辆312使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、终端驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、磁盘阵列(Redundant Arrays of Independent Disks，RAID)***、磁带驱动器以及数据备份存储***等。
处理器316通过运行存储在存储装置328中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例一所提供的一种车辆稳定性控制方法。本车辆稳定性控制方法包括如下步骤：
S1、根据整车传感器测量得到的信号对车辆的质心侧偏角和横摆角速度进行估计得到车辆的质心侧偏角估计值
Figure BDA0003256096460000191
和横摆角速度估计值
Figure BDA0003256096460000192
S2、根据纵向车速vx和前轮转角δ辨识当前时刻驾驶员期望的质心侧偏角期望值βd和橫摆角速度期望值γd；
S3、根据质心侧偏角估计值
Figure BDA0003256096460000193
与质心侧偏角期望值βd的差值，以及横摆角速度估计值
Figure BDA0003256096460000194
与橫摆角速度期望值γd的差值得到车辆稳定性控制所需的附加橫摆力矩Mz；
S4、对附加橫摆力矩Mz进行分配，得到整车稳定性控制各个车轮所需的轮缸制动压力。
实施例四
本实施例提供一种存储介质，具体为计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例一所提供的一种车辆稳定性控制方法。本车辆稳定性控制方法包括如下步骤：
S1、根据整车传感器测量得到的信号对车辆的质心侧偏角和横摆角速度进行估计得到车辆的质心侧偏角估计值
Figure BDA0003256096460000195
和横摆角速度估计值
Figure BDA0003256096460000196
S2、根据纵向车速vx和前轮转角δ辨识当前时刻驾驶员期望的质心侧偏角期望值βd和橫摆角速度期望值γd；
S3、根据质心侧偏角估计值
Figure BDA0003256096460000197
与质心侧偏角期望值βd的差值，以及横摆角速度估计值
Figure BDA0003256096460000201
与橫摆角速度期望值γd的差值得到车辆稳定性控制所需的附加橫摆力矩Mz；
S4、对附加橫摆力矩Mz进行分配，得到整车稳定性控制各个车轮所需的轮缸制动压力。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或终端上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆稳定性控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、根据整车传感器测量得到的信号对车辆的质心侧偏角和横摆角速度进行估计得到车辆的质心侧偏角估计值
Figure FDA0003256096450000011
和横摆角速度估计值
Figure FDA0003256096450000012
S2、根据纵向车速vx和前轮转角δ辨识当前时刻驾驶员期望的质心侧偏角期望值βd和橫摆角速度期望值γd；
S3、根据所述质心侧偏角估计值
Figure FDA0003256096450000013
与所述质心侧偏角期望值βd的差值，以及所述横摆角速度估计值
Figure FDA0003256096450000014
与所述橫摆角速度期望值γd的差值得到车辆稳定性控制所需的附加橫摆力矩Mz；
S4、对附加橫摆力矩Mz进行分配，得到整车稳定性控制各个车轮所需的轮缸制动压力。
2.根据权利要求1所述的一种车辆稳定性控制方法，其特征在于，所述步骤S1，使用非线性的车辆动力学模型结合无迹卡尔曼滤波估算得到车辆的质心侧偏角估计值
Figure FDA0003256096450000015
和横摆角速度估计值
Figure FDA0003256096450000016
3.根据权利要求1所述的一种车辆稳定性控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述整车传感器测量得到的信号包括车辆的橫摆角速度γ、前轮转向角δ和纵向车速vx。
4.根据权利要求1所述的一种车辆稳定性控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，基于滑模控制原理，结合所述质心侧偏角估计值
Figure FDA0003256096450000017
与所述质心侧偏角期望值βd的差值，以及所述横摆角速度估计值
Figure FDA0003256096450000021
与所述橫摆角速度期望值γd的差值得到车辆稳定性控制所需的附加橫摆力矩Mz。
5.根据权利要求4所述的一种车辆稳定性控制方法，其特征在于，采用指数趋近律进行滑模控制。
6.根据权利要求4所述的一种车辆稳定性控制方法，其特征在于，采用线性二自由度车辆动力学模型结合滑模控制原理对车辆稳定性控制所需的附加橫摆力矩Mz进行计算。
7.根据权利要求1所述的一种车辆稳定性控制方法，其特征在于，基于车辆动力学仿真软件CarSim和MATLAB/Simulink搭建联合仿真平台，对所述车辆稳定性控制方法进行仿真实验。
8.一种车辆稳定性控制***，其特征在于，包括：
状态估算模块，能够根据整车传感器测量得到的信号对车辆的质心侧偏角和横摆角速度进行估计得到车辆的质心侧偏角估计值
Figure FDA0003256096450000022
和横摆角速度估计值
Figure FDA0003256096450000023
期望值辨识模块，能够根据纵向车速vx和前轮转角δ辨识当前时刻驾驶员期望的质心侧偏角期望值βd和橫摆角速度期望值γd；
滑模控制模块，与所述状态估算模块和所述期望值辨识模块均通讯连接，能够根据所述质心侧偏角估计值
Figure FDA0003256096450000024
与所述质心侧偏角期望值βd的差值，以及所述横摆角速度估计值
Figure FDA0003256096450000025
与所述橫摆角速度期望值γd的差值得到车辆稳定性控制所需的附加橫摆力矩Mz；
控制分配模块，与所述滑模控制模块通讯连接，能够对附加橫摆力矩Mz进行分配，得到整车稳定性控制各个车轮所需的轮缸制动压力。
9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一项所述的车辆稳定性控制方法。
10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的车辆稳定性控制方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023036029A1 (zh) * 2021-09-10 2023-03-16 中国第一汽车股份有限公司 车辆稳定性控制方法、***、车辆和存储介质
CN117207974A (zh) * 2023-09-21 2023-12-12 广州汽车集团股份有限公司 车辆的控制方法及装置、电子设备、存储介质
WO2023240921A1 (zh) * 2022-06-16 2023-12-21 上汽通用五菱汽车股份有限公司 车辆控制方法、车辆及计算机可读存储介质

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104773170A (zh) * 2015-04-28 2015-07-15 吉林大学 一种车辆稳定性集成控制方法
CN106427957A (zh) * 2015-08-11 2017-02-22 比亚迪股份有限公司 基于四轮驱动的电动汽车稳定控制***及方法及电动汽车
CN106828464A (zh) * 2017-01-06 2017-06-13 合肥工业大学 一种基于路面附着系数估算的车身稳定控制方法及***
CN108248583A (zh) * 2018-02-09 2018-07-06 南京航空航天大学 一种汽车电子稳定控制***及其分层控制方法
CN110979304A (zh) * 2019-12-24 2020-04-10 大连理工大学 车辆在变附着工况下力矩分配方法
CN111959288A (zh) * 2020-07-02 2020-11-20 武汉理工大学 一种车辆横摆力矩控制方法、***、装置及存储介质
CN112572410A (zh) * 2020-12-15 2021-03-30 长春工业大学 一种基于稳定状态预测的汽车侧向稳定性提升方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6205391B1 (en) * 1998-05-18 2001-03-20 General Motors Corporation Vehicle yaw control based on yaw rate estimate
CN111098849B (zh) * 2018-10-29 2021-04-27 香港城市大学深圳研究院 一种新能源汽车稳定性控制方法及***
CN109522666B (zh) * 2018-11-27 2023-07-14 上海埃维汽车技术股份有限公司 一种分布式电动汽车稳定性控制方法
CN113682282A (zh) * 2021-09-10 2021-11-23 中国第一汽车股份有限公司 一种车辆稳定性控制方法、***、车辆和存储介质

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104773170A (zh) * 2015-04-28 2015-07-15 吉林大学 一种车辆稳定性集成控制方法
CN106427957A (zh) * 2015-08-11 2017-02-22 比亚迪股份有限公司 基于四轮驱动的电动汽车稳定控制***及方法及电动汽车
CN106828464A (zh) * 2017-01-06 2017-06-13 合肥工业大学 一种基于路面附着系数估算的车身稳定控制方法及***
CN108248583A (zh) * 2018-02-09 2018-07-06 南京航空航天大学 一种汽车电子稳定控制***及其分层控制方法
CN110979304A (zh) * 2019-12-24 2020-04-10 大连理工大学 车辆在变附着工况下力矩分配方法
CN111959288A (zh) * 2020-07-02 2020-11-20 武汉理工大学 一种车辆横摆力矩控制方法、***、装置及存储介质
CN112572410A (zh) * 2020-12-15 2021-03-30 长春工业大学 一种基于稳定状态预测的汽车侧向稳定性提升方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王睿: "《四轮独立驱动电动汽车状态参数观测及横摆稳定性控制》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023036029A1 (zh) * 2021-09-10 2023-03-16 中国第一汽车股份有限公司 车辆稳定性控制方法、***、车辆和存储介质
WO2023240921A1 (zh) * 2022-06-16 2023-12-21 上汽通用五菱汽车股份有限公司 车辆控制方法、车辆及计算机可读存储介质
CN117207974A (zh) * 2023-09-21 2023-12-12 广州汽车集团股份有限公司 车辆的控制方法及装置、电子设备、存储介质

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