一种后轮主动转向的控制方法技术

一种后轮主动转向的控制方法，涉及一种车轮转向控制方法。获取基本车路参数，由基于非线性轮胎侧向力模型搭建的二自由度模型推导参考模型，包括前轮侧偏角计算模块、前轮侧向力计算模块、期望横摆率动态、侧向加速度计算模块、期望后轮侧向力计算模块和积分器1，设计后轮转向角解算器，包括侧向轮胎力模型、PI控制器、积分器2和后轮转向角计算模块，将参考模型和后轮转向角解算器组合成后轮主动转向控制器应用于汽车系统，以前轮转向角和纵向车速为输入，输出后轮转向角。无需横摆率或质心侧偏角做反馈量，仅需要采集前轮转向角和纵向车速，可以保证在轮胎力趋近饱和的极限工况下的性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种后轮主动转向的控制方法


[0001]本专利技术涉及一种车轮转向控制方法，尤其是一种后轮主动转向的控制方法，属于车辆运动控制


技术介绍

[0002]随着车辆底盘电控系统及自动驾驶技术的发展，越来越多的车辆配置有主动后轮转向装置(简称ARS)，其与前轮转向系统集成在一起，能够使车辆保持质心侧偏角基本为零，提升车辆对方向盘转角输入的动态响应特性和操纵稳定性。
[0003]目前针对后轮转向采用的控制方法可分为开环控制和闭环控制。其中闭环控制的反馈信号包括横摆率和质心侧偏角，但对横摆率传感器噪声的处理会带来延迟，并且质心侧偏角无法直接测量，只能通过估计获得，但目前尚无公认通用的兼顾精度与代价的估计方法。而开环控制的控制方法采用线性模型设计，无法保证在轮胎力趋近饱和的极限工况下的性能。

技术实现思路

[0004]为解决
技术介绍
存在的不足，本专利技术提供一种后轮主动转向的控制方法，它无需横摆率或质心侧偏角做反馈量，仅需要采集前轮转向角和纵向车速，可以保证在轮胎力趋近饱和的极限工况下的性能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取下述技术方案：一种后轮主动转向的控制方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一：获取基本车路参数
[0007]包括整车质量M、重心到前轴的距离l
f
、重心到后轴的距离l
r
、横摆转动惯量I
zz
和路面附着系数μ；
[0008]步骤二：建立非线性轮胎侧向力模型
[0009]F<br/>y
＝Dsin[Carctan{Bα
‑
E(Bα
‑
arctan Bα)}][0010]其中，F
y
代表轮胎侧向力，α代表轮胎侧偏角，B、C、D和E是与路面附着系数μ有关的参数；
[0011]步骤三：建立二自由度模型
[0012][0013][0014]其中，r代表横摆率，v
y
代表侧向速度，F
yf
代表前轮侧向力，F
yr
代表后轮侧向力，a
y
代表侧向加速度，v
x
代表纵向车速；
[0015]步骤四：建立参考模型
[0016]将设为0，可得：
[0017][0018][0019]合并上述公式得到关于期望横摆率的动态方程如下：
[0020][0021]以及期望后轮侧向力的计算方程如下：
[0022]F
yrd
＝Ma
y
‑
F
yf
[0023]据此建立所述参考模型，包括：
[0024]前轮侧偏角计算模块，根据前轮转向角δ
f
、纵向车速v
x
及积分器1输出的期望横摆率rd计算前轮侧偏角：
[0025][0026]前轮侧向力计算模块，根据前轮侧偏角计算模块输出的前轮侧偏角α
f
，利用非线性轮胎侧向力模型计算前轮侧向力：
[0027]F
yf
＝Dsin[Carctan{Bα
f
‑
E(Bα
f
‑
arctan Bα
f
)}][0028]期望横摆率动态，根据前轮侧向力计算模块输出的前轮侧向力F
yf
、纵向车速v
x
及积分器1输出的期望横摆率rd，利用关于期望横摆率的动态方程计算期望横摆率导数：
[0029][0030]侧向加速度计算模块，根据纵向车速v
x
及积分器1输出的期望横摆率rd计算侧向加速度：
[0031]a
y
＝F
d
v
x
[0032]期望后轮侧向力计算模块，根据侧向加速度计算模块输出的侧向加速度a
y
及前轮侧向力计算模块输出的前轮侧向力F
yf
，利用期望后轮侧向力的计算方程计算期望后轮侧向力：
[0033]F
yrd
＝Ma
y
‑
F
yf
[0034]积分器1，对期望横摆率动态输出的期望横摆率导数进行积分，输出期望横摆率r
d
；
[0035]步骤五：设计后轮转向角解算器
[0036]包括：
[0037]侧向轮胎力模型，根据积分器2输出的后轮侧偏角α
r
，利用非线性轮胎侧向力模型计算后轮侧向力：
[0038]F
yr
＝Dsin[Carctan{Bα
r
‑
E(Bα
r
‑
arctan Bα
r
)}][0039]PI控制器，根据侧向轮胎力模型计算的后轮侧向力F
yr
和参考模型输出的期望后轮侧向力F
yrd
之间的后轮侧向力偏差e，向积分器2输出后轮侧偏角的导数，结合积分器2共同调节后输出后轮侧偏角α
r
，
[0040]后轮转向角计算模块，根据纵向车速v
x
、参考模型输出的期望横摆率r
d
及积分器2输出的后轮侧偏角α
r
计算后轮转向角：
[0041][0042]步骤六：将步骤四的参考模型和步骤五的后轮转向角解算器组合成后轮主动转向控制器应用于汽车系统。
[0043]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术无需横摆率或质心侧偏角做反馈量，避免传感器噪声的处理及状态估计的问题，有利于实际应用，采用开环结构，主要由参考模型和后轮转向角解算器两部分构成，仅需要采集前轮转向角和纵向车速，参考模型由基于非线性轮胎侧向力模型搭建的二自由度模型推导而来，用于计算前轮侧向力和理想状态下的期望横摆率，进而计算出使得质心侧偏角为0的期望后轮侧向力，后轮转向角解算器计算出后轮侧偏角，最后解算出后轮转向角，有助于同时减小瞬态及稳态的质心侧偏角，可以保证在轮胎力趋近饱和的极限工况下的性能。
附图说明
[0044]图1是本专利技术应用于汽车系统的结构示意图；
[0045]图2是本专利技术的后轮主动转向控制器的结构示意图；
[0046]图3是本专利技术的参考模型的结构示意图；
[0047]图4是本专利技术的后轮转向角解算器的结构示意图。
具体实施方式
[0048]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0049]如图1～图4所示，一种后轮主动转向的控制方法，包括以下步骤：
[0050]步骤一：获取基本车路参数，包括车辆参数和道路参数
[0051]所述车辆参数包括整车质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种后轮主动转向的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：获取基本车路参数包括整车质量M、重心到前轴的距离l
f
、重心到后轴的距离l
r
、横摆转动惯量I
zz
和路面附着系数μ；步骤二：建立非线性轮胎侧向力模型F
y
＝Dsin[Carctan{Bα
‑
E(Bα
‑
arctanBα)}]其中，F
y
代表轮胎侧向力，α代表轮胎侧偏角，B、C、D和E是与路面附着系数μ有关的参数；步骤三：建立二自由度模型步骤三：建立二自由度模型其中，r代表横摆率，v
y
代表侧向速度，F
yf
代表前轮侧向力，F
yr
代表后轮侧向力，a
y
代表侧向加速度，v
x
代表纵向车速；步骤四：建立参考模型将设为0，可得：设为0，可得：合并上述公式得到关于期望横摆率的动态方程如下：以及期望后轮侧向力的计算方程如下：F
yrd
＝Ma
y
‑
F
yf
据此建立所述参考模型，包括：前轮侧偏角计算模块，根据前轮转向角δ
f
、纵向车速v
x
及积分器1输出的期望横摆率r
d
计算前轮侧偏角：前轮侧向力计算模块，根据前轮侧偏角计算模块输出的前轮侧偏角α
f
，利用非线性轮胎侧向力模型计算前轮侧向力：F
yf
＝Dsin[Carctan{Bα
f
‑
E(Bα
f
‑
arctanBα
f
)}]期望横摆率动态，根据前轮侧向力计算模块输出的前轮侧向力F
yf
...

【专利技术属性】
技术研发人员：关懿航，周洪亮，何朕，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：