一种车辆漂移的控制方法、系统、设备及介质与流程

本技术涉及车辆控制领域，具体涉及一种车辆漂移的控制方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、随着车辆动力学控制技术的不断发展，四轮独立驱动车辆因其扭矩分配灵活的优势，逐渐成为高性能车辆的重要发展方向。目前，车辆控制系统广泛应用于提升车辆的操纵稳定性，同时驾驶员对于车辆在极限工况下的可控性及操控体验也提出了更高的需求。

2、相关技术中，车辆通常配备有电子稳定控制系统，用于监测车辆行驶状态，当系统检测到车辆出现侧滑或失稳趋势时，会主动干预动力输出或施加制动力以恢复车辆稳定。此外，部分车辆控制策略倾向于由系统完全接管车辆的控制权以实现特定的行驶轨迹。

3、但是，现有技术中存在稳定性控制以抑制侧滑、恢复抓地为目标而无法满足漂移工况下的综合需求的技术问题。传统的稳定性控制逻辑会打断漂移所需的侧滑状态，而完全接管的控制方式难以兼顾驾驶员的操控参与感，导致难以在保障安全的前提下实现可持续的稳态漂移控制。

技术实现思路

1、本技术提供一种车辆漂移的控制方法、系统、设备及介质，可以解决现有技术中存在的稳定性控制以抑制侧滑、恢复抓地为目标而无法满足漂移工况下的综合需求的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供一种车辆漂移的控制方法，所述车辆漂移控制的方法包括：

3、根据获取到的目标车辆的轮胎力、目标车辆的状态数据和预置状态变量平衡方程组，获取所述目标车辆的前轮转角平衡点、质心侧偏角平衡点和横摆角速度平衡点；

4、获取驾乘人员基于所述前轮转角平衡点操作后的实际质心侧偏角；

5、根据所述实际质心侧偏角、所述质心侧偏角平衡点、预置质心侧偏角误差反馈增益、预置横摆角速度增益和所述横摆角速度平衡点，得到目标横摆力矩；

6、根据获取到的滑移率、下一时刻滑移率、所述目标横摆力矩和下一时刻横摆力矩构建目标函数；

7、根据所述目标函数和模型预测控制算法，得到四轮执行扭矩，以实现车辆漂移控制。

8、结合第一方面，在一种实施方式中，所述获取到的目标车辆的轮胎力，包括：

9、获取目标车辆的状态数据，所述目标车辆的状态数据包括x轴的轮胎合力、y轴的轮胎合力、车辆质量、质心侧偏角、前轴质心距离、后轴质心距离、车轮转动惯量和实时车速；

10、根据获取到的前轴质心距离和后轴质心距离，得到前轴的轮胎侧偏角和后轴的轮胎侧偏角；

11、根据获取到的车辆重力和车辆质量，确定各个轮胎荷载；

12、基于所述前轴的轮胎侧偏角、所述后轴的轮胎侧偏角和各个所述轮胎荷载，以及获取到的各个轮胎侧偏刚度、预置路面附着系数和预置fiala轮胎模型，确定轮胎侧向力；

13、根据所述轮胎侧向力和预置轮胎力学公式，计算出轮胎纵向力；

14、将所述轮胎侧向力和所述轮胎纵向力进行矢量合成，得到轮胎力。

15、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据获取到的目标车辆的轮胎力、目标车辆的状态数据和预置状态变量平衡方程组，获取所述目标车辆的前轮转角平衡点、质心侧偏角平衡点和横摆角速度平衡点，包括：

16、获取目标车辆的状态数据，所述目标车辆的状态数据包括x轴的轮胎合力、y轴的轮胎合力、车辆质量、质心侧偏角、前轴质心距离、后轴质心距离、车轮转动惯量和实时车速；

17、预置状态变量平衡方程组包括第一状态变量平衡方程组、第二状态变量平衡方程组和第三状态变量平衡方程组；

18、根据获取到的目标车辆的x轴的轮胎合力、y轴的轮胎合力、车辆质量、实时车速、质心侧偏角和第一状态变量平衡方程组，得到质心侧偏角平衡点；

19、根据获取到的目标车辆的x轴的轮胎合力、y轴的轮胎合力、车辆质量、实时车速、所述质心侧偏角平衡点和第二状态变量平衡方程组，得到横摆角速度平衡点；

20、根据获取到的目标车辆的轮胎力、前轴质心距离、后轴质心距离、车轮转动惯量和第三状态变量平衡方程组，得到前轮转角平衡点。

21、结合第一方面，在一种实施方式中，所述获取驾乘人员基于所述前轮转角平衡点操作后的实际质心侧偏角，包括：

22、根据前轮转角平衡点生成目标方向盘转角，以使驾乘人员基于所述目标方向盘转角进行方向盘操作；

23、获取驾乘人员在进行方向盘操作时的实际方向盘转角、实时车速和横摆角速度；

24、根据所述实际方向盘转角、所述实时车速、所述横摆角速度、获取到的车辆质量和车辆状态观测器，得到实际质心侧偏角。

25、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据所述实际质心侧偏角、所述质心侧偏角平衡点、预置质心侧偏角误差反馈增益、预置横摆角速度增益和所述横摆角速度平衡点，得到目标横摆力矩，包括：

26、根据所述实际质心侧偏角与所述质心侧偏角平衡点的差值，以及获取到的预置质心侧偏角误差反馈增益和所述横摆角速度平衡点，得到期望横摆角速度；

27、根据所述期望横摆角速度、预置横摆角速度增益和所述横摆角速度平衡点，得到目标横摆力矩。

28、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据所述期望横摆角速度、预置横摆角速度增益和所述横摆角速度平衡点，得到目标横摆力矩，包括：

29、根据获取到的目标车辆的当前横摆角速度与所述期望横摆角速度的差值、预置横摆角速度增益和所述横摆角速度平衡点得到期望横摆角速度平衡点；

30、根据获取到的车轮转动惯量、所述期望横摆角速度平衡点、所述预置横摆角速度增益以及所述横摆角速度与所述期望横摆角速度的差值，得到目标横摆力矩。

31、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据获取到的滑移率、下一时刻滑移率、所述目标横摆力矩和下一时刻横摆力矩构建目标函数，包括：

32、根据预置二维查找表、实时车速和实际质心侧偏角进行匹配得到当前的滑移率；

33、根据获取到的当前轮速、预置控制周期内的车轮转动惯量、轮胎纵向力、轮胎滚动半径和当前扭矩，得到下一时刻的轮速；

34、根据所述下一时刻的轮速和车辆质心速度在轮胎平面方向的分速度得到下一时刻滑移率；

35、根据获取到的左轮距、右轮距、轮胎滚动半径和各个车轮驱动力矩差值，得到下一时刻横摆力矩；

36、根据获取到的所述目标横摆力矩和所述下一时刻横摆力矩的差值、所述滑移率和所述下一时刻滑移率的差值构建跟踪项，将各个所述跟踪项进行加权组合，得到目标函数。

37、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据获取到的所述目标横摆力矩和所述下一时刻横摆力矩的差值、所述滑移率和所述下一时刻滑移率的差值构建跟踪项，将各个所述跟踪项进行加权组合，得到目标函数，包括：

38、计算获取到的所述目标横摆力矩和所述下一时刻的横摆力矩的差值，得到横摆力矩跟踪项；

39、计算获取到的所述滑移率与所述下一时刻滑移率的差值，得到滑移率跟踪项；

40、根据所述横摆力矩跟踪项、所述滑移率跟踪项、和获取到的预置权重系数，得到目标函数。

41、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据所述目标函数和模型预测控制算法，得到四轮执行扭矩，以实现车辆漂移控制，包括：

42、获取预置四轮扭矩约束条件，约束条件为所述四轮执行扭矩小于等于第一预置扭矩限值，所述四轮执行扭矩大于等于第二预置扭矩限值；

43、根据模型预测控制算法和所述预置四轮扭矩约束条件对所述目标函数进行滚动优化求解，得到控制序列；

44、其中，所述滚动优化求解过程包括计算四轮扭矩对应的下一时刻横摆力矩，并最小化所述下一时刻横摆力矩与所述目标横摆力矩的偏差；

45、将所述控制序列中的第一个控制量分解为四个车轮的独立扭矩指令，从而得到四轮执行扭矩。

46、第二方面，本技术实施例提供了一种车辆漂移的控制系统，所述系统包括：

47、平衡点解算模块，其用于根据获取到的目标车辆的轮胎力、目标车辆的状态数据和预置状态变量平衡方程组，获取所述目标车辆的前轮转角平衡点、质心侧偏角平衡点和横摆角速度平衡点；

48、转向操作模块，其用于获取驾乘人员基于所述前轮转角平衡点操作后的实际质心侧偏角；

49、力矩确定模块，其用于根据所述实际质心侧偏角、所述质心侧偏角平衡点、预置质心侧偏角误差反馈增益、预置横摆角速度增益和所述横摆角速度平衡点，得到目标横摆力矩；

50、目标函数构建模块，其用于根据获取到的滑移率、下一时刻滑移率、所述目标横摆力矩和下一时刻横摆力矩构建目标函数；

51、扭矩分配模块，其用于根据所述目标函数和模型预测控制算法，得到四轮执行扭矩，以实现车辆漂移控制。

52、第三方面，本技术实施例提供了一种车辆漂移的控制设备，所述车辆漂移控制设备包括处理器、存储器、以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的车辆漂移控制程序，其中所述车辆漂移控制程序被所述处理器执行时，实现如上述中任一项所述的车辆漂移的控制方法的步骤。

53、第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有车辆漂移控制程序，其中所述车辆漂移控制程序被处理器执行时，实现如上述中任一项所述的车辆漂移的控制方法的步骤。

54、本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：

55、通过根据获取到的目标车辆的轮胎力、目标车辆的状态数据和预置状态变量平衡方程组，获取目标车辆的前轮转角平衡点、质心侧偏角平衡点和横摆角速度平衡点，获取驾乘人员基于前轮转角平衡点操作后的实际质心侧偏角，根据实际质心侧偏角、质心侧偏角平衡点、预置质心侧偏角误差反馈增益、预置横摆角速度增益和横摆角速度平衡点，得到目标横摆力矩，根据获取到的滑移率、下一时刻滑移率、目标横摆力矩和下一时刻横摆力矩构建目标函数，并根据目标函数和模型预测控制算法，得到四轮执行扭矩，解决了相关技术中存在的稳定性控制以抑制侧滑、恢复抓地为目标而无法满足漂移工况下的综合需求的技术问题，实现了在保留驾驶员转向参与感的同时，通过模型预测控制动态分配四轮扭矩以维持车辆在轮胎力饱和工况下的稳态漂移，避免了车辆失控，满足了漂移工况下对可控性、稳定性及趣味性的综合需求。