專利名稱：基于輪胎垂向載荷分配的車輛穩(wěn)定性控制方法
技術領域：
本發(fā)明屬于車輛安全性控制技術領域，涉及一種車輛穩(wěn)定性控制方法，尤其涉及一種基于輪胎垂向載荷分配的車輛穩(wěn)定性控制方法。
背景技術：
車輛穩(wěn)定性控制一直是車輛主動安全性研究的熱點，一般而言，可以通過制動系統(tǒng)或轉向系統(tǒng)對車輛橫擺運動和側傾運動的主動干預來控制車輛運動穩(wěn)定性，達到提高主動安全性的目的?？傮w上說，目前汽車底盤電控系統(tǒng)中存在兩類的車輛穩(wěn)定性控制算法，一類是通過轉向系統(tǒng)調節(jié)輪胎側偏力控制車輛橫擺運動來抑制輪胎側滑達到提高車輛穩(wěn)定性目的， 即通過調整輪胎側偏力來實現(xiàn)質心側偏角最小化及良好的橫擺角速度的瞬態(tài)響應特性，從而校正車輛行駛的過度轉向趨勢或過多的不足轉向特性，保證車輛行駛的姿態(tài)和運動穩(wěn)定性。如四輪轉向系統(tǒng)4WS和主動前輪轉向系統(tǒng)AFS，另一類是通過輪胎縱向力(制動力矩或驅動力矩)的分配控制來產(chǎn)生穩(wěn)定車輛運動的校正橫擺力矩，實現(xiàn)對車輛穩(wěn)定性控制的， 如基于制動力分配的電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)ESP和車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)VSC等。然而，前述的控制策略均是通過輪胎的水平力(即輪胎的側偏力和縱向力)控制車輛的橫擺運動來抑制車輛側滑引起的失穩(wěn)，并沒有考慮輪胎垂向力的作用及其對側向力的非線性耦合關系。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于輪胎垂向載荷分配的車輛穩(wěn)定性控制方法，可提高車輛的側向穩(wěn)定性。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案—種基于輪胎垂向載荷分配的車輛穩(wěn)定性控制方法，所述控制方法包括如下步驟步驟S10、駕駛員給出轉向輸入，整車模型和整車參考模型估計出車輛運動狀態(tài)信息和理想狀態(tài)信息；通過車輛信息的比較來辨別車輛是否處于穩(wěn)定狀態(tài)；步驟S20、車輛的跟蹤誤差輸入到PID控制器，通過相應的PID控制算法得到懸架的主動力反饋；步驟S30、車輛接受反饋控制后，車輛輪胎的垂向載荷進行重新分配，產(chǎn)生一個校正橫擺力矩來抑制車輛的側滑，車輛的穩(wěn)定性得到提高。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟SlO中，通過車載傳感器對車輛狀態(tài)信息的監(jiān)測以估計車輛運動狀態(tài)參數(shù)信息；而理想狀態(tài)信息通過參考模型來估計，通過實際運動狀態(tài)信息與理想狀態(tài)信息的比較識別出車輛是否處于不穩(wěn)定狀態(tài)，若檢測出車輛處于不穩(wěn)定區(qū)域，則啟動控制策略來實現(xiàn)負反饋控制。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，理想狀態(tài)信息的參考車輛模型的構建方法為采用兩自由度的單軌車輛模型估計理想車輛側向速度和橫擺角速度，通過這兩個參考狀態(tài)變量與相應車輛狀態(tài)比較，以估計車輛的不穩(wěn)定狀態(tài)誤差；理想狀態(tài)信息的參考車輛模型的狀態(tài)方程為XUU ；其中，X和U分別是狀態(tài)變量和控制輸入，A和B分別是狀態(tài)矩陣和控制輸入矩陣，定義如下
權利要求
1.一種基于輪胎垂向載荷分配的車輛穩(wěn)定性控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步驟步驟S10、駕駛員給出轉向輸入，整車模型和整車參考模型估計出車輛運動狀態(tài)信息和理想狀態(tài)信息；通過車輛信息的比較來辨別車輛是否處于穩(wěn)定狀態(tài)；步驟S20、車輛的跟蹤誤差輸入到PID控制器，通過相應的PID控制算法得到懸架的主動力反饋；步驟S30、車輛接受反饋控制后，車輛輪胎的垂向載荷進行重新分配，產(chǎn)生一個校正橫擺力矩來抑制車輛的側滑，車輛的穩(wěn)定性得到提高。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于輪胎垂向載荷分配的車輛穩(wěn)定性控制方法，其特征在于所述步驟SlO中，通過車載傳感器對車輛狀態(tài)信息的監(jiān)測以估計車輛運動狀態(tài)參數(shù)信息；而理想的狀態(tài)信息通過參考模型來估計，通過實際運動狀態(tài)信息與理想狀態(tài)信息的比較識別出車輛是否處于不穩(wěn)定狀態(tài)，若檢測出車輛處于不穩(wěn)定區(qū)域，則啟動控制策略來實現(xiàn)負反饋控制。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于輪胎垂向載荷分配的車輛穩(wěn)定性控制方法，其特征在于理想狀態(tài)信息的參考車輛模型的構建方法為采用兩自由度的單軌車輛模型估計理想車輛側向速度和橫擺角速度，通過這兩個參考狀態(tài)變量與相應車輛狀態(tài)比較，以估計車輛的不穩(wěn)定狀態(tài)誤差；理想狀態(tài)信息的參考車輛模型的狀態(tài)方程為Z = l +其中，X和U分別是狀態(tài)變量和控制輸入，A和B分別是狀態(tài)矩陣和控制輸入矩陣，定義如下
4.根據(jù)權利要求1所述的基于輪胎垂向載荷分配的車輛穩(wěn)定性控制方法，其特征在于在PID控制器設計中，橫擺角速度V和車身側偏角β是兩個重要的狀態(tài)輸出變量，同時被用作參考跟蹤變量，其跟蹤誤差為PID控制器的輸入，調節(jié)PID控制器的控制參數(shù)獲得反饋懸架主動力控制輸入；上述兩個變量的跟蹤誤差所起的作用隨著行駛工況而有所變化，對這兩個變量的跟蹤誤差設計加權因子K1和K2以修正PID控制器，使跟蹤誤差的加權因子從一種工況下的最優(yōu)值切換到另一工況下的最優(yōu)值，從而使車輛的側滑始終限制在可以接受的范圍內。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于輪胎垂向載荷分配的車輛穩(wěn)定性控制方法，其特征在于所述步驟S30中，包括校正橫擺力矩的確定及分配步驟為減小理想狀態(tài)跟蹤誤差，將校正橫擺力矩分配給四個懸架主動力，通過主動懸架力控制輪胎的垂向載荷分配，從而根據(jù)車輛的實際運動狀態(tài)產(chǎn)生校正橫擺力矩控制車輛運動的穩(wěn)定性。
6.根據(jù)權利要求1所述的基于輪胎垂向載荷分配的車輛穩(wěn)定性控制方法，其特征在于所述步驟S30中，通過主動懸架主動力的調控，可調控輪胎的垂向載荷的分配，而輪胎垂向載荷的分配需要滿足垂向力平衡和力矩平衡，即主動力的控制不會破壞車輛的垂向力的平衡、側傾和俯仰平衡；忽略車輛的俯仰運動，車輛在轉向過程中，由于車身的側向加速度和車身質心的側傾作用，車輛的垂向載荷會發(fā)生橫向轉移，載荷轉移方向是由內輪向外輪；車輛垂向載荷的相互關系如下
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種基于輪胎垂向載荷分配的車輛穩(wěn)定性控制方法，所述控制方法包括如下步驟步驟S10、駕駛員給出轉向輸入，整車模型和整車參考模型估計出車輛運動狀態(tài)信息和理想狀態(tài)信息；通過車輛信息的比較來辨別車輛是否處于穩(wěn)定狀態(tài)；步驟S20、車輛的跟蹤誤差輸入到PID控制器，通過相應的PID控制算法得到懸架的主動力反饋；步驟S30、車輛接受反饋控制后，車輛輪胎的垂向載荷進行重新分配，產(chǎn)生一個校正橫擺力矩來抑制車輛的側滑，車輛的穩(wěn)定性得到提高。本發(fā)明利用懸架主動力來分配輪胎的垂向載荷，因輪胎垂向載荷與側偏力的非線性耦合關系而產(chǎn)生一個校正橫擺力矩，進而控制車輛的橫擺運動以抑制車輛側滑，車輛的側向穩(wěn)定性得到提高。
文檔編號B60W30/02GK102407846SQ201110158798
公開日2012年4月11日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權日2011年6月14日
發(fā)明者孫濤, 徐桂紅, 柴陵江 申請人:上海理工大學