专利汇可以提供一种汽车电子稳定控制系统及其分层控制方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 汽车 电子 稳定控制系统 及其分层控制方法,汽车电子稳定控制系统包含 传感器 模 块 、状态参数估计器、 电子控制单元 (ECU)和液压控制单元(HCU);传感器模块包括转向盘转 角 传感器、 轮速传感器 、 陀螺仪 、节气 门 开度传感器、 制动 主缸 压 力 传感器 和制动轮缸 压力传感器 。本发明采用分层控制结构控制车辆的横摆 角速度 ,质心 侧偏角 、制动轮缸压力等,通过 稳定性 控制保持车辆的行驶轨迹,防止车辆失稳。,下面是一种汽车电子稳定控制系统及其分层控制方法专利的具体信息内容。
1.一种汽车电子稳定控制系统,其特征在于,包含传感器模块、状态参数估计器、电子控制单元和液压控制单元;
所述传感器模块包括转向盘转角传感器、轮速传感器、陀螺仪、节气门开度传感器、制动主缸压力传感器和制动轮缸压力传感器,分别用于测量汽车的方向盘转角、车轮转速、汽车三轴全方向的角速度和加速度值、发动机所处工况、制动主缸压力和制动轮缸压力,并将其传递给所述电子控制单元;
所述状态参数估计器用于结合转向盘转角、横摆角速度、车身侧向加速度、车身纵向加速度,通过扩展卡尔曼滤波器对纵向车速、质心侧偏角、路面附着系数进行计算,并将计算结果传递给所述电子控制单元;
所述电子控制单元分别与传感器模块、状态参数估计器、液压控制单元相连,用于根据汽车的方向盘转角和制动主缸的压力计算出理想横摆角速度与理想质心侧偏角后,将陀螺仪检测得到的实际汽车横摆角速度、状态参数估计器估计得到的汽车质心侧偏角分别与理想汽车横摆角速度、质心侧偏角进行比较,求得其差值,结合横摆力矩、车轮纵向制动力与转向盘转角之间的关系,计算出从当前状态到理想状态所需的附加横摆力矩,并将当前制动主缸压力、制动轮缸压力和所需要的横摆力矩信号传递给液压控制单元;
所述液压控制单元用于根据当前的制动主缸、制动轮缸信号确定当前制动器的制动程度,并根据所需要的横摆力矩信号对制动主缸、制动轮缸进行调节。
2.基于权利要求1所述的汽车电子稳定控制系统的分层控制方法,其特征在于,包含如下步骤:
步骤1),驾驶员通过转动方向盘或操纵加速/制动踏板;
步骤2),转向盘转角传感器、轮速传感器、陀螺仪、节气门开度传感器、制动主缸压力传感器和制动轮缸压力传感器,分别测量汽车的方向盘转角、车轮转速、汽车三轴全方向的角速度和加速度值、发动机所处工况、制动主缸压力和制动轮缸压力,并将其传递给电子控制单元;
步骤3),状态参数估计器结合转向盘转角、横摆角速度、车身侧向加速度、车身纵向加速度,通过扩展卡尔曼滤波器对纵向车速、质心侧偏角、路面附着系数进行计算,并将计算结果传递给所述电子控制单元;
步骤4),电子控制单元将整车7自由度模型作为其控制对象:
步骤4.1),基于整车的纵向、侧向、横摆运动及车轮绕各自轴线的旋转运动,建立整车7自由度模型,其动力学方程为:
其中,m为整车质量;vx为纵向车速;vy为侧向车速;ω为横摆角速度;δf为前轮转角;Fxi、Fyi分别为车轮上的纵向力、纵向力,i=fl、fr、rl、rr,fl、fr、rl、rr分别代表汽车的左前轮、右前轮、左后轮、右后轮;Iz为横摆转动惯量;a、b分别为整车质心至前、后轴的距离;Bf、Br分别为前、后轮距;
步骤4.2),电子控制单元根据接收到的传感器信号与状态估计器信号,求解得到车辆的理想横摆角速度与理想质心侧偏角:
步骤4.2.1),根据经典线性二自由度车辆动力学模型,得到理想的车辆运动参考模型,进而得到车辆的理想横摆角速度ωd和质心侧偏角βd为:
其中,kf、kr为前、后车轮侧偏刚度;
步骤4.2.2),综合考虑车轮的侧向路径跟踪能力、路面附着条件的限制及车辆不足转向特性,得到车辆的理想横摆角速度与质心侧偏角的约束条件为:
其中,μ为路面附着系数;g为重力加速度;E1、E2为稳定边界常数;
步骤4.3),电子控制单元将横摆角速度、质心侧偏角的实际值与理想值进行比较,计算出从当前状态到理想状态所需的附加横摆力矩ΔM,并将所需附加横摆力矩信号传递给液压控制单元;
步骤4.3.1),将实际横摆角速度与理想横摆角速度进行比较,通过模糊控制逻辑对横摆角速度进行控制,使其逼近理想状态,得到横摆角速度控制器所需要产生的力矩ΔMω;
步骤4.3.2),将实际质心侧偏角与理想质心侧偏角进行比较,通过PD控制对质心侧偏角进行控制,使其逼近理想状态,得到质心侧偏角控制器所需要产生的力矩ΔMβ;
步骤4.3.3),计算得到需要在汽车上施加的横摆力矩ΔM=ΔMω+ΔMβ,并将该需要在汽车上施加的横摆力矩信号传递给液压控制单元;
步骤5),液压控制单元采用制动力矩控制方法,将电子计算单元计算出的需要在汽车上施加的横摆力矩,转化成车轮可实际控制的制动力矩,在单个车轮上实施制动,其具体步骤如下:
步骤5.1),根据转向盘转角δf、转向盘转角速度 汽车的实际横摆角速度与理想横摆角速度的差值eω三个指标来判断汽车状态,选择制动车轮,eω=ω-ωd;
步骤5.2),根据附加横摆角速度求解轮缸目标压力,其具体步骤如下:
步骤5.2.1),将电子计算单元计算出的需要在汽车上施加的横摆力矩转换成一侧车轮的纵向力变化量:
步骤5.2.2),同侧车轮轮缸制动压力相同,纵向制动力近似相等,令期望的单个车轮纵向制动力为Fd,得到:
可进一步得到:
步骤5.2.3),采用鼓式制动器,根据制动力矩与轮缸压力的关系,将制动力矩转化为车轮轮缸压力,得到轮缸目标压力为:
其中,Iw为车轮转动惯量;r0为车轮半径;ω为车轮角速度;Aw为制动蹄面积;ub为制动蹄摩擦系数;Rb为制动蹄与轮心距离;
步骤5.3),将实际制动轮缸压力与目标轮缸压力进行比较,采用PID控制策略调节制动系统制动轮缸压力;
步骤6),制动系统实施制动动作,对车辆实施稳定性控制。
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