一种提高车辆弯道制动稳定性的控制方法

专利2026-02-16  15


本发明属于汽车稳定性控制,具体涉及一种提高车辆弯道制动稳定性的控制方法。


背景技术:

1、在当前,安全性、环境友好性以及能源效率已成为全球发展的主要议题,也是现代汽车工业的核心关注领域。在这些方面,汽车制动系统显得尤为重要。尤其是随着高速公路网络的不断扩张,车辆速度的增加、车流密度的增大以及驾驶员的非专业化趋势,制动系统的功能和作用逐渐凸显。

2、汽车的制动过程是一个复杂而非线性的系统,尤其在弯道行驶时的制动过程更是具有挑战性。这是因为在弯道行驶中施加制动时,轮胎与地面之间同时受到纵向和侧向力的影响。当纵向力耗尽了大部分摩擦力时,侧向力趋近于零。这种情况使得车辆在侧向上失去了抵抗外部干扰的能力,从而容易发生侧滑、甩尾等危险情况,进而引发交通事故。因此,评估汽车在转弯制动过程中的侧向稳定性对于提高驾驶安全性至关重要。为了维持车辆在制动过程中的侧向稳定性,研究人员不得不在一定程度上牺牲制动性能,结合先进的仿真技术为汽车安全性与性能提升提供可靠的技术支持。卡尔曼滤波器可以将来自不同传感器或控制器的信息融合起来,得到更准确的系统状态估计。


技术实现思路

1、为了克服以上不足,本发明提供一种提高车辆弯道制动稳定性的控制方法,通过融合adrc控制器和滑模控制器的输出,可以充分利用两种控制方法的优势,提高系统的稳定性和性能。卡尔曼滤波器可以提供对系统状态的估计,包括车辆的横摆角度和横摆角速度。这些状态估计可以用于调整控制器的输出,以实现更精确的控制,并且可以对系统的观测噪声进行有效处理,从而提高系统对噪声和测量误差的鲁棒性。这有助于减少控制器的抖动和不稳定性,提高系统的稳定性和可靠性。卡尔曼滤波器的计算效率较高,可以在实时控制系统中进行快速实现。这使得它适用于对实时性要求较高的车辆稳定性控制中。

2、为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:

3、一种提高车辆弯道制动稳定性的控制方法,具体步骤为:

4、s1、建立四轮独立转向汽车的非线性车辆动力学模型、弯道制动的三自由度4ws整车模型,三自由度包括车辆的纵向运动、侧向运动以及横摆运动;

5、s2、通过汽车传感器实时测量汽车在实际弯道行驶时的纵向和侧向加速度,估算各轮的垂向载荷;

6、s3、以车辆底盘模型为基础,依据轮胎对车体质心施加的力和力矩,引入adrc控制器和smc控制器,分别将期望横摆角速度作为控制系统输入,输出为电机扭矩,通过分开进行横摆角速度控制和力矩控制;

7、s4、卡尔曼滤波器接收到adrc控制器和smc控制器输出的修正横摆力矩后通过执行卡尔曼滤波器的预测和更新步骤,得到对系统状态的估计值,该估计值作为最终的控制器输出,用于产生附加的横摆力矩,再将附加横摆力矩通过动力优化分配到各个车轮上。

8、进一步优化,所述步骤s1中的侧向加速度受到路面附着条件的限制,即a=γvx≤μg,其中μ为路面附着系数,g为重力加速度。

9、进一步优化,所述s1中车辆模型前轮转向角度通过驾驶员指令获得。

10、进一步优化,所述s2中在计算各轮的垂向载荷时,必须同时考虑每个轮胎的静态载荷以及由于纵向和侧向载荷转移而引起的影响。

11、进一步优化,所述步骤s4中,将附加横摆力矩通过动力优化分配到各个车轮上的具体方法为:以轮胎利用率为目标函数,以附加横摆力矩为约束条件,通过序列二次规划法在约束范围内优化求解出各车轮所需制动力并实时反馈给车轮。

12、本发明的有益效果为:

13、1、本发明通过设计的卡尔曼滤波融合可以同时利用两种控制器的输出信息,提供更准确的状态估计,增强系统的鲁棒性。即使一个控制器在某些情况下失效,其他控制器的输出也可以起到补偿作用,保证系统的稳定性和性能;

14、2、本发明通过设计滑模控制器和adrc控制器分别控制汽车横摆力矩增强了系统对不同工况和环境变化的鲁棒性和适应性,从而提高了系统的可靠性和应用范围;

15、3、本发明设计的利用卡尔曼滤波融合两种控制器的输出,可以有效地补偿各自控制器的误差,系统可以获得更加准确和稳定的横摆力矩控制结果。并通过降低误差和抑制干扰;

16、4、该方法可以显著提高汽车转弯制动时的横向稳定性和操控性能。这种优化可以使驾驶员更轻松地控制车辆,提高行驶安全性和舒适性;

17、5、本专利所设计的卡尔曼滤波融合,充分利用了adrc强大的干扰抑制能力和滑模控制器的快速响应特性,解决了在汽车具有一定转向角度的情况下高速紧急制动时单一使用滑模控制器时抑制抖振困难的问题。



技术特征:

1.一种提高车辆弯道制动稳定性的控制方法,其特征在于,具体步骤为:

2.如权利要求1所述的一种提高车辆弯道制动稳定性的控制方法,其特征在于,所述步骤s1中的侧向加速度受到路面附着条件的限制,即 ,其中为路面附着系数,为重力加速度。

3.如权利要求1所述的一种提高车辆弯道制动稳定性的控制方法,其特征在于,所述步骤s1中车辆模型前轮转向角度通过驾驶员指令获得。

4.如权利要求1所述的一种提高车辆弯道制动稳定性的控制方法,其特征在于,所述步骤s2中在计算各轮的垂向载荷时,必须同时考虑每个轮胎的静态载荷以及由于纵向和侧向载荷转移而引起的影响。

5.如权利要求1所述的一种提高车辆弯道制动稳定性的控制方法,其特征在于,所述步骤s4中,将附加横摆力矩通过动力优化分配到各个车轮上的具体方法为:以轮胎利用率为目标函数,以附加横摆力矩为约束条件,通过序列二次规划法在约束范围内优化求解出各车轮所需制动力并实时反馈给车轮。


技术总结
一种提高车辆弯道制动稳定性的控制方法,通过运用卡尔曼滤波算法与ADRC自抗扰控制器以及滑模控制器融合,具有更好的整合效果,能够合理观测外界各种扰动不确定参数并进行补偿。通过将不同控制器的输出结合起来,有效提升了感知系统的可靠性和鲁棒性,从而实现了更加准确和可靠的监测和预测,并且基于制动踏板特性来识别驾驶员意图来得出总制动力,同时将整车纵向制动力利用率为目标函数,通过非线性二次最优控制来优化约束条件范围内各车轮所需的制动力,通过对车轮制动力的重新分配,提高车辆的制动稳定性,增强主动安全性。

技术研发人员:李忠利,杨雯皓,谭志华,赵建华,田宇,张浩乐
受保护的技术使用者:河南科技大学
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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