在线性工作范围下在线估计车辆侧滑制造技术

一种用于在线性车辆工作范围内估计车辆侧滑的系统，其包括更新的前和后转弯稳定性信号。所述系统包括第一状态观察器处理器，用于使用具有状态反馈的自行车模型来产生偏航加速度和横向加速度信号。所述系统进一步包括减法器，用于接收偏航加速度和横向加速度信号以及所测量的偏航速率和横向加速度信号，并且产生偏航加速度和横向加速度误差信号。参数估计处理器计算更新的前转弯稳定性和后转弯稳定性信号。所更新的前和后转弯稳定性信号被送回到第一状态观察器处理器，并且由第二状态观察器处理器用来产生所估计的车辆侧滑。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及一种用于估计车辆侧滑的方法，并且尤其涉及 一种用于在线性车辆工作范围内估计车辆侧滑的方法，其中所述方法 包括使用具有状态反馈的线性自行车模型来更新前和后转弯稳定性信号。
技术介绍
各个车辆控制系统在本领域中是已知的，诸如路线保持系统，路 线改变系统和路径跟踪系统，用于改进驱动器便利性、安全性和舒适 性。这些控制系统典型情况下在线性车辆工作范围内操作，其中车辆 状态定义了车辆的工作情况。对于这些类型的控制系统来说，车辆侧 滑是用于确定车辆动力、运动和控制的关4建状态之一。车辆侧滑净皮定 义为在垂直于车辆纵向速度的方向上在车辆重心的横向速度。车辆側 滑结合车辆纵向速度形成了在车辆行进方向上的车辆向量速度。车辆 控制系统计算车辆側滑来确定误差使得可以控制所述车辆把所述側滑 减少到零。然而，很难准确地计算车辆侧滑，这是因为在所述车辆的 线性工作范围内车辆側滑一般非常小。测量所述车辆横向速度以便确定侧滑目前也祐:认为成本过高，从而是不切实际的。在本领域中已知三种方法来用于确定车辆侧滑。这些方法有时祐二 定义为间接传感器方法、直接传感器方法和基于模型的方法。间接传 感器方法通过积分来自现有传感器的側滑速率来估计车辆側滑，所述 现有传感器诸如偏航速率传感器和横向加速度传感器。然而， 一般情 况下此方法缺点在于传感器噪声、漂移和累积的积分误差。直接传感器方法诸如通过基于GPS或照相机的系统来直接测量车 辆侧滑。然而，此方法典型情况下具有緩慢的吞吐量，并且常常受天 气和/或道路条件的影响，并且从而可能不适合于快速回路控制目的并 且可能不是任何时候都可靠。基于模型的方法只在车辆线性工作范围内有效，但是优点在于更 加可靠并且更有经济效益。基于模型的側滑估计结果更平滑且连续，并且传感器的要求没有那么多限制。然而，基于模型的方法常常受到 模型不准确性、未知的道路表面及其它未知干扰的限制。
技术实现思路
依照本专利技术的教导，公开了一种用于在线性车辆工作范围内估计 车辆側滑的系统，包括更新的前和后转弯稳定性参数。所述系统包括 第一状态观察器处理器，用于使用自行车模型来产生偏航加速度和横 向加速度信号。第一状态观察器处理器接收来自车辆速度传感器和手轮(hand-wheel )角度传感器的传感器信号。所述系统计算偏航加速 度和横向加速度并且把他们与所测量的偏航速率和横向加速度信号相 比较以便产生偏航加速度和横向加速度误差信号。所述误差信号被发 送到参数估计处理器，用于计算更新的前转弯稳定性和后转弯稳定性。 所更新的前和后转弯稳定性被送回到第一状态观察器处理器，并且由 第二状态观察器处理器用来产生所估计的车辆側滑。所述系统包括逻 辑和数据健全(sanity)检查处理器来确保在第二状态观察器处理器 使用它们之前所更新的前和后转弯稳定性是有意义的并且满足预定的 准则。结合附图，根据以下描述和所附权利要求，本专利技术的附加特征将 变得清楚。附图说明图l是依照本专利技术实施例用于估计车辆侧滑的系统的框图；和 图2是依照本专利技术实施例示出用于确定所更新的前和后转弯稳定 性信号是否满足预定准则的方法的流程图。具体实施方式针对用于在车辆的线性工作范围内估计车辆側滑的方法的本专利技术 实施例的以下论述实质上仅仅是示例性的，并且决不意在限制本专利技术 或其应用或使用。本专利技术的以下论述包括用于使用具有状态反馈的自行车模型来在 线性车辆工作范围内估计车辆側滑的技术以便提供更新的前和后转弯稳定性。側滑估计过程使用来自车辆速度传感器、偏航速率传感器、横向加速度传感器和手轮角度传感器的传感器信号。本专利技术的侧滑估 计过程提供多个优点，包括但不限于，使快速变化的状态估计变为緩慢变化的参数估计以便增加可靠性和耐用性；通过考虑车辆非线性度 (诸如未建模的动力和未知的道路表面)的汇总效果来增加准确性； 监视估计结果；并且对传感器信号噪声和偏置提出不那么严格的要求。本专利技术使用自行车模式来计算车辆側滑。对于下面所论述的自行 车模型和计算来说，使用以下命名。m1:车辆的质量；Iz:惯性围绕车辆重心的偏航力矩a:从重心到车辆前轴的距离；b:从重心到车辆后轴的距离；c:转向系统顺应性(compliance)系数；Cf:车辆前轮的相关稳定性；Cr:车辆后轮的相关稳定性；vx:车辆的前进速度；vy:车辆的横向速度；r:车辆的偏航速率；5f:车辆前轮的转向角；5r:车辆后轮的转向角；5CS:转向角系数；Ay:车辆的横向加速度；c1:由于Fy而导致的悬挂操纵顺应性系数；c2:由于Mz而导致的悬挂操纵顺应性系数；d:轮胎收缩补丁的一半长度；Fy:车辆轮胎横向力；Mz:车辆，合胎对准扭矩；和x:系统状态变量。图l是依照本专利技术实施例用于估计车辆側滑Vy的系统10的框图，所 述系统将用于诸如上述的车辆控制系统中。系统10使用来自传感器12 的传感器信号来提供側滑估计。传感器12旨在表示车辆速度传感器、 车辆偏航速率传感器、车辆横向加速度传感器和车辆手轮角度传感器， 其都是上述车辆控制系统的 一部分。所述系统10包括状态观察器处理器14,用于接收为特定车辆预先确定的初始前转弯稳定性Cf。和初始后转弯稳定性Cr。。状态观察器处理器14包括自行车模型处理器16、反馈增益处理器18和减法器20。自行 车模型处理器16接收来自传感器12的手轮角度信号5f和车辆速度信号 vx。自行车模型处理器16计算包括车辆偏航速率和横向速度的车辆状态 以及包括车辆偏航加速度和车辆横向加速度的估计变量。来自自行车 模型处理器16的车辆偏航速率和来自传感器12的偏航速率信号r被应 用于减法器20，所述减法器20产生被应用于反馈增益处理器18的误差 信号。反馈增益处理器18向误差信号施加增益L,所述误差信号被发送 到自行车模型处理器16以便形成状态。状态观察器处理器14的输出包 括偏航加速度和横向加速度信号f，其由自行车模型处理器16根据偏航 速率和横向及纵向速度来估计。前转弯稳定性Cf和后转弯稳定性a如下 面所述被更新，并且由状态观察器处理器14用来产生偏航加速度和横 向加速度信号f。状态观察器处理器14根据车辆横向动力来定义偏航速率和横向速 度的车辆状态变量，如<formula>formula see original document page 9</formula>(1)其中，<formula>formula see original document page 9</formula>(2)<formula>formula see original document page 9</formula>(3)<formula>formula see original document page 9</formula>(4)<formula>formula see original document page 9</formula>(5)<formula>formula see original document page 9</formula>(6)<formula>本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于估计车辆的车辆侧滑的系统，所述系统包括：　　　　车辆速度传感器，用于提供所述车辆速度的车辆速度信号；　　　　车辆偏航速率传感器，用于提供所述车辆偏航速率的偏航速率信号；　　　　车辆横向加速度传感器，用于提供所述车辆的车辆横向加速度；　　　　手轮角度传感器，用于提供手轮角度信号；　　　　第一状态观察器处理器，对所述车辆速度信号和手轮角度信号作出响应，所述第一状态观察器处理器产生偏航加速度和横向加速度信号；　　　　减法器，对所述偏航加速度和横向加速度信号作出响应，所述减法器产生偏航加速度和横向加速度误差信号；　　　　参数估计处理器，对所述偏航加速度和横向加速度误差信号作出响应，所述参数估计处理器产生更新的前转弯稳定性信号和后转弯稳定性信号，所述第一状态观察器处理器对更新的前和后转弯稳定性信号作出响应；和　　　　第二状态观察器处理器，对更新的前转弯稳定性信号和后转弯稳定性信号作出响应，所述第二状态观察器处理器计算所估计的车辆侧滑信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-7-28 11/192,4231.一种用于估计车辆的车辆侧滑的系统，所述系统包括车辆速度传感器，用于提供所述车辆速度的车辆速度信号；车辆偏航速率传感器，用于提供所述车辆偏航速率的偏航速率信号；车辆横向加速度传感器，用于提供所述车辆的车辆横向加速度；手轮角度传感器，用于提供手轮角度信号；第一状态观察器处理器，对所述车辆速度信号和手轮角度信号作出响应，所述第一状态观察器处理器产生偏航加速度和横向加速度信号；减法器，对所述偏航加速度和横向加速度信号作出响应，所述减法器产生偏航加速度和横向加速度误差信号；参数估计处理器，对所述偏航加速度和横向加速度误差信号作出响应，所述参数估计处理器产生更新的前转弯稳定性信号和后转弯稳定性信号，所述第一状态观察器处理器对更新的前和后转弯稳定性信号作出响应；和第二状态观察器处理器，对更新的前转弯稳定性信号和后转弯稳定性信号作出响应，所述第二状态观察器处理器计算所估计的车辆侧滑信号。2. 如权利要求l所述的系统，其中所述第一状态观察器处理器和 第二状态观察器处理器使用自行车模型和状态反馈来产生所述偏航加 速度和横向加速度信号以及所估计的车辆侧滑信号。3. 如权利要求l所述的系统，其中所述第一状态观察器处理器进 一步对车辆转向角度顺应性信号作出响应以便产生所述偏航加速度和横向加速度信号。4. 如权利要求l所述的系统，其中所述参数估计处理器使用递归 最小二乘方估计过程来确定更新的前转弯稳定性信号和后转弯稳定性 信号。5. 如权利要求l所述的系统，进一步包括用于对所述偏航速率信 号、横向加速度信号、车辆速度信号、更新的前和后转弯稳定性信号 以及所述偏航加速度和横向加速度误差信号作出响应的逻辑和数据健 全检查处理器，所述逻辑和数据健全检查处理器用于在更新的前转弯稳定性信号和后转弯稳定性信号被发送到所述第二状态观察器处理器 之前确定它们是否满足预定准则。6. 如权利要求5所述的系统，其中所述逻辑和数据健全检查处理 器确定更新的前转弯稳定性信号和后转弯稳定性信号是否会聚、所述 误差信号是否处于稳定的状态区域内、所述系统是否在预定义区域下 操作以用于参数估计以及所述误差信号是否被最小化。7. 如权利要求l所述的系统，其中所述第一状态观察器处理器和 参数估计处理器在相对緩慢的回路上并且所述第二状态观察器处理器 在相对快速的回路上。8. —种用于估计车辆的车辆侧滑的系统，所述系统包括 第一状态观察器处理器，对车辆状态信号作出响应，所述第一状态观察器处理器使用所述状态信号来产生偏航加速度和横向加速度信 号；减法器，对所述偏航加速度和横向加速度信号以及车辆状态信号 作出响应，所述减法器用于产生偏航加速度和横向加速度误差信号； 和参数估计处理器，对所述偏航加速度和横向加速度误差信号作出 响应，所述参数估计处理器用于产生更新的前转弯稳定性和后转弯稳 定性信号。9. 如权利要求8所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：W邓，H张，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]