一种用于车辆爆胎后的主动控制方法、装置及车辆制造方法及图纸

本公开提供一种用于车辆爆胎后的主动控制方法、装置及车辆。方法包括：车辆爆胎后，获取车辆的实际状态参数；根据实际状态参数和预设的期望状态参数，确定用于跟踪期望状态且维持车辆稳定性所需的目标前轮转角、各非爆胎车轮的目标驱动力矩，期望状态包括期望纵向速度、期望行驶车道；控制车辆的前轮转动目标前轮转角，根据各非爆胎车轮的目标驱动力矩，进行各非爆胎车轮的驱动力矩的分配。由此，可维持车辆爆胎后的稳定性，并实现车辆对期望状态的跟踪，从而保证车辆的行车安全性，降低因爆胎引发的交通事故发生率。另外，在车辆爆胎后，可控制该车辆按照期望纵向速度和期望行驶车道继续行驶，可以有效降低追尾事故的发生。可以有效降低追尾事故的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种用于车辆爆胎后的主动控制方法、装置及车辆


[0001]本专利技术属于车辆控制领域，具体涉及一种用于车辆爆胎后的主动控制方法、装置及车辆。

技术介绍

[0002]近年来，我国公路建设事业得到蓬勃发展，公路交通安全也越来越成为人们关注的焦点。在各类交通事故中，因车辆爆胎引发的交通事故也逐年增多。尤其在高速公路上，爆胎是导致各类重大交通事故的主要原因之一，这将严重威胁到人们的生命和财产安全。轮胎爆胎后，它的滚动阻力系数、侧偏刚度以及径向刚度均发生较大变化，这将严重影响车辆的稳定性和操纵性。并且，爆胎可能会对驾驶员造成干扰，易导致驾驶员对车辆进行误操作，使得车辆的行车安全更加无法保障。因此，对于爆胎后的车辆的主动安全控制研究对于提升车辆的行车安全性具有重要意义。

技术实现思路

[0003]为了维持车辆爆胎后的稳定性，保证车辆的行车安全性，本专利技术提供一种用于车辆爆胎后的主动控制方法及装置。
[0004]本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于车辆爆胎后的主动控制方法，包括：
[0005]车辆爆胎后，获取所述车辆的实际状态参数；
[0006]根据所述实际状态参数和预设的期望状态参数，确定用于跟踪期望状态且维持车辆稳定性所需的目标前轮转角、各非爆胎车轮的目标驱动力矩，其中，所述期望状态包括期望纵向速度、期望行驶车道；
[0007]控制所述车辆的前轮转动所述目标前轮转角，并根据所述各非爆胎车轮的目标驱动力矩，进行各非爆胎车轮的驱动力矩的分配。
[0008]进一步的，根据所述实际状态参数和预设的期望状态参数，确定用于跟踪期望状态且维持车辆稳定性所需的目标前轮转角、各非爆胎车轮的目标驱动力矩，包括：
[0009]根据所述实际状态参数和预设的期望状态参数，通过模型预测控制算法确定用于跟踪所述期望行驶车道且维持车辆稳定性所需的目标前轮转角、修正横摆力矩；
[0010]获取所述车辆的总滚动阻力；
[0011]根据所述总滚动阻力以及所述实际状态参数，采用积分型滑模控制方法，确定用于跟踪所述期望纵向速度所需的总的纵向力；
[0012]根据所述修正横摆力矩和所述总的纵向力，确定所需的各非爆胎车轮的目标驱动力矩。
[0013]进一步的，所述状态参数包括纵向速度、侧向速度、横摆角速度、航向角以及车辆质心位置；
[0014]所述根据所述实际状态参数和预设的期望状态参数，通过模型预测控制算法确定
用于跟踪所述期望行驶车道且维持车辆稳定性所需的目标前轮转角、修正横摆力矩，包括：
[0015]建立协同控制模型：
[0016][0017][0018][0019][0020][0021][0022][0023]其中，y为输出矢量；ζ为状态矢量；v
y
为所述车辆的侧向速度；γ为所述车辆的横摆角速度；y
n
为所述车辆质心与所述期望行驶车道的中心线之间的横向偏差；为预设的期望航向角；为所述车辆的实际航向角与所述预设的期望航向角之间的航向角偏差；δ
f
为所述目标前轮转角；ΔM
z
为所述修正横摆力矩；C
sf
为轮胎前轴的侧偏刚度；C
sr
为轮胎后轴的侧偏刚度；v
x
为所述车辆的纵向速度；v
y
为所述车辆的侧向速度；m为所述车辆的质量；I
z
为所述车辆的转动惯量；a为所述车辆的质心与前轴之间的距离；b为所述车辆的质心与后轴之间的距离；A、B、C、Γ为系数矩阵，u为所述目标前轮转角以及所述修正横摆力矩组成的行矩阵；
[0024]对所述协同控制模型进行离散处理，以获得所述模型预测控制算法的预测模型：
[0025][0026]其中，ζ(k)为预测时域内的状态量；为预测时域内的输出量；为控制时域内的控制量；A
k
、B
k
、C
k
、Γ
k
为时刻k的系数矩阵；
[0027]进行滚动时域优化，结合预测模型的输出量和控制量，目标函数建立为：
[0028][0029]约束条件设置为：
[0030][0031]其中，为预测时域内的输出量，为预设的预测时域内的期望输出量，为时刻k假定的未来k+j时刻的输入值；为控制时域内的控制增量，Q、R为权重矩阵，N
p
为预测时域；N
c
为控制时域，分别为控制时域内的控制增量的最小值、最大值，分别为控制时域内的控制量的最小值、最大值，分别为预测时域内的输出量的最小值、最大值；
[0032]对上述目标函数进行优化求解，以得到控制时域内的一系列控制输入增量并利用进行补偿。
[0033]进一步的，获取所述车辆的总滚动阻力，包括：
[0034]获取所述车辆的各轮胎的垂向力和轮胎滚动阻力系数；
[0035]将所述各轮胎的垂向力与所述轮胎滚动阻力系数的乘积确定为各车轮的滚动阻力，并将所述各车轮的滚动阻力之和确定为所述车辆的总滚动阻力。
[0036]进一步的，获取所述车辆的各轮胎的垂向力，包括：
[0037]通过以下公式来获取所述车辆的各轮胎的垂向力：
[0038][0039][0040][0041][0042]其中，F
zi
为轮胎i的垂向力，i＝fl,fr,rl,rr，fl为左前轮胎，fr为右前轮胎，rl为左后轮胎，rr为右后轮胎；a
x
为所述车辆的纵向加速度；a
y
为所述车辆的侧向加速度；ΔG
i
为爆胎引起的轮胎i的垂向载荷转移量；m为所述车辆的质量；g为重力加速度；a为所述车辆的质心与前轴之间的距离；b为所述车辆的质心与后轴之间的距离；L为所述车辆的轴距，且L＝a+b；h
g
为所述车辆的质心高度；B
f
为前轴的轮距，B
r
为后轴的轮距。
[0043]进一步的，所述状态参数包括纵向速度、侧向速度、横摆角速度；
[0044]根据所述总滚动阻力以及所述实际状态参数，采用积分型滑模控制方法，通过以下公式来确定所述期望纵向速度所需的总的纵向力：
[0045][0046]其中，F
X
为所述总的纵向力；s为滑模面；v
x0
为所述期望纵向速度；e
v
(t)为跟踪误差；F
f
为所述总滚动阻力；v
y
为所述车辆的侧向速度；v
x
为所述车辆的纵向速度；γ为所述车辆的横摆角速度；m为所述车辆的质量；σ1、σ2、κ1、κ2为设计参数，且κ1＞0、κ2＞0、σ1＞0、σ2＞0。
[0047]进一步的，根据所述修正横摆力矩和所述总的纵向力，通过以下公式来确定所需的各非爆胎车轮的目标驱动力矩：
[0048][0049][0050][0051]v
d
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于车辆爆胎后的主动控制方法，其特征在于，包括：车辆爆胎后，获取所述车辆的实际状态参数；根据所述实际状态参数和预设的期望状态参数，确定用于跟踪期望状态且维持车辆稳定性所需的目标前轮转角、各非爆胎车轮的目标驱动力矩，其中，所述期望状态包括期望纵向速度、期望行驶车道；控制所述车辆的前轮转动所述目标前轮转角，并根据所述各非爆胎车轮的目标驱动力矩，进行各非爆胎车轮的驱动力矩的分配。2.根据权利要求1所述的用于车辆爆胎后的主动控制方法，其特征在于，根据所述实际状态参数和预设的期望状态参数，确定用于跟踪期望状态且维持车辆稳定性所需的目标前轮转角、各非爆胎车轮的目标驱动力矩，包括：根据所述实际状态参数和预设的期望状态参数，通过模型预测控制算法确定用于跟踪所述期望行驶车道且维持车辆稳定性所需的目标前轮转角、修正横摆力矩；获取所述车辆的总滚动阻力；根据所述总滚动阻力以及所述实际状态参数，采用积分型滑模控制方法，确定用于跟踪所述期望纵向速度所需的总的纵向力；根据所述修正横摆力矩和所述总的纵向力，确定所需的各非爆胎车轮的目标驱动力矩。3.根据权利要求2所述的用于车辆爆胎后的主动控制方法，其特征在于，所述状态参数包括纵向速度、侧向速度、横摆角速度、航向角以及车辆质心位置；所述根据所述实际状态参数和预设的期望状态参数，通过模型预测控制算法确定用于跟踪所述期望行驶车道且维持车辆稳定性所需的目标前轮转角、修正横摆力矩，包括：建立协同控制模型：建立协同控制模型：建立协同控制模型：建立协同控制模型：
其中，y为输出矢量；ζ为状态矢量；v
y
为所述车辆的侧向速度；γ为所述车辆的横摆角速度；y
n
为所述车辆质心与所述期望行驶车道的中心线之间的横向偏差；为预设的期望航向角；为所述车辆的实际航向角与所述预设的期望航向角之间的航向角偏差；δ
f
为所述目标前轮转角；ΔM
z
为所述修正横摆力矩；C
sf
为轮胎前轴的侧偏刚度；C
sr
为轮胎后轴的侧偏刚度；v
x
为所述车辆的纵向速度；v
y
为所述车辆的侧向速度；m为所述车辆的质量；I
z
为所述车辆的转动惯量；a为所述车辆的质心与前轴之间的距离；b为所述车辆的质心与后轴之间的距离；A、B、C、Γ为系数矩阵，为所述目标前轮转角以及所述修正横摆力矩组成的行矩阵；对所述协同控制模型进行离散处理，以获得所述模型预测控制算法的预测模型：其中，ζ(k)为预测时域内的状态量；为预测时域内的输出量；为控制时域内的控制量；A
k
、B
k
、C
k
、Γ
k
为时刻k的系数矩阵；进行滚动时域优化，结合预测模型的输出量和控制量，目标函数建立为：约束条件设置为：其中，为预测时域内的输出量，为预设的预测时域内的期望输出量，为时刻k假定的未来k+j时刻的输入值；为控制时域内的控制增量，Q、R为权重矩阵，N
p
为预测时域；N
c
为控制时域，分别为控制时域内
的控制增量的最小值、最大值，分别为控制时域内的控制量的最小值、最大值，分别为预测时域内的输出量的最小值、最大值；对上述目标函数进行优化求解，以得到控制时域内的一系列控制输入增量并利用进行补偿。4.根据权利要求2所述的用于车辆爆胎后的主动控制方法，其特征在于，获取所述车辆的总滚动阻力，包括：获取所述车辆的各轮胎的垂向力和轮胎滚动阻力系数；将所述各轮胎的垂向力与所述轮胎滚动阻力系数的乘积确定为各车轮的滚动阻力，并将所述各车轮的滚动阻力之和确定为所述车辆的总滚动阻力。5.根据权利要求4所述的用于车辆爆胎后的主动控制方法，其特征在于，获取所述车辆的各轮胎的垂向力，包括：通过以下公式来获取所述车辆的各轮胎的垂向力：通过以下公式来获取所述车辆的各轮胎的垂向力：通过以下公式来获取所述车辆的各轮胎的垂向力：通过以下公式来获取所述车辆的各轮胎的垂向力：其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭年程，张宗阳，高阳，宋义彤，岳明，上官锦永，徐晨，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：