一种轮胎附着约束下的自适应漂移控制方法及系统

本发明涉及车辆漂移控制，具体而言，涉及一种轮胎附着约束下的自适应漂移控制方法及系统。

背景技术：

1、车辆漂移过程中伴随较大的质心侧偏角和轮胎联合滑移，前轮转角、后轴驱动力与车辆运动状态之间存在较强的非线性耦合，当参考路径曲率、车辆状态或道路附着条件变化时，控制器需同时协调路径跟踪、车速控制与执行器约束；现有漂移控制中轮胎力预测精度不足，且非线性模型预测控制中的非线性动力学和轮胎附着约束增加了在线求解难度，尤其在轮胎接近附着边界时，局部近似模型的预测精度对优化更新幅度较为敏感，过大的更新可能导致候选解违反原始非线性约束，而过于保守的更新又可能降低求解效率，影响有限计算时间内控制指令的生成。

2、针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种轮胎附着约束下的自适应漂移控制方法及系统，以至少解决现有轮胎附着约束下的自适应漂移控制方法漂移路径跟踪控制可靠性不足的技术问题。

2、根据本发明实施例的一个方面，为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种轮胎附着约束下的自适应漂移控制方法，包括：

3、响应于车辆进入漂移控制工况，确定后轮轮胎附着约束信息，其中，后轮轮胎附着约束信息包括：风险状态和安全状态；

4、基于后轮轮胎附着约束信息，确定调整模式，调整模式用于将非线性模型预测控制的局部信赖域和全局信赖域调整至目标信赖域，其中，调整模式包括：调节模式和固定模式；

5、响应于调整模式，对非线性车辆动力学模型及非线性约束进行连续凸化求解，获得候选控制序列，将候选控制序列经原始非线性车辆动力学模型重新传播复核后生成控制指令集，控制指令集用于输出前轮转角和后轴纵向力，并将后轴纵向力分配为左右后轮驱动转矩，实现车辆漂移状态下的路径跟踪控制。

6、进一步地，确定后轮轮胎附着约束信息，包括：

7、获取车辆状态信息、参考路径信息、道路附着信息以及后轮轮端信息，其中，后轮轮端信息至少包括：后轮侧偏角、滑移率、垂向载荷、车轮角速度、驱动信息；

8、基于fiala轮胎模型和注意力池化共享时序残差网络计算后轮轮胎力；

9、基于后轮轮胎力和道路附着信息，确定后轮轮胎附着约束信息。

10、进一步地，基于后轮轮胎力和道路附着信息，确定后轮轮胎附着约束信息，包括：

11、对后轮轮端信息进行预处理，得到处理后的后轮轮端信息；

12、基于处理后的后轮轮端信息，确定后轴纵向力、后轴侧向力和后轴垂向载荷；

13、基于后轴纵向力、后轴侧向力和后轴垂向载荷，确定后轴附着利用率；

14、基于后轴附着利用率，确定后轮轮胎附着约束信息。

15、进一步地，对后轮轮端信息进行预处理，得到处理后的后轮轮端信息，包括：

16、对左右后轮数据采用统一时间基准进行时间对齐，得到时间对齐后的左右后轮数据；

17、对于采样时刻不完全一致的数据，将各通道重采样至统一时间序列后再进行配对，得到处理后的后轮轮端信息。

18、进一步地，基于后轴附着利用率，确定后轮轮胎附着约束信息，包括：

19、周期性获取若干个后轴附着利用率，得到后轴附着利用率数据；

20、基于后轴附着利用率数据，确定后轴附着利用率；

21、基于预设附着利用率阈值，对后轴附着利用率进行判断，得到判断结果；

22、响应于判断结果为后轴附着利用率大于或等于预设附着利用率阈值，确定后轮轮胎附着约束信息为风险状态；

23、响应于判断结果为后轴附着利用率小于预设附着利用率阈值，确定后轮轮胎附着约束信息为安全状态。

24、进一步地，后轴附着利用率根据名义后轴纵向力、名义后轴侧向力、名义后轴垂向载荷及道路附着系数确定，其中，名义后轴纵向力、名义后轴侧向力和名义后轴垂向载荷由同一预测步、同一名义轨迹及同一模型计算得到。

25、进一步地，基于后轮轮胎附着约束信息，确定调整模式，包括：

26、当后轮轮胎附着约束信息为风险状态时，确定调整模式为调节模式；

27、当后轮轮胎附着约束信息为安全状态时，确定调整模式为固定模式；

28、其中，在调节模式下，根据各预测步的后轴附着利用率得到局部缩放因子，随着后轴附着利用率增大，局部缩放因子减小，以缩小对应预测步状态变量和控制输入的允许更新范围；在固定模式下，保持当前局部信赖域，并根据实际评价函数下降量与预测评价函数下降量之间的一致程度调整全局信赖域。

29、进一步地，响应于调整模式，生成控制指令集，包括：

30、根据调整模式对非线性车辆动力学模型及非线性约束进行局部线性化，求解连续凸化子问题，获得候选控制序列；

31、将候选控制序列代入原始非线性车辆动力学模型重新传播，根据非线性约束违反量以及实际评价函数下降量与预测评价函数下降量之间的一致程度判断候选控制序列是否接收，并调整全局信赖域；

32、达到预设终止条件后输出控制输入，将控制输入中的前轮转角发送至转向执行机构，并将后轴纵向力分配为左右后轮驱动转矩，实现车辆漂移状态下的路径跟踪控制。

33、根据本发明其中一实施例，还提供了一种轮胎附着约束下的自适应漂移控制系统，包括：

34、确定模块，用于响应于车辆进入漂移控制工况，确定后轮轮胎附着约束信息，其中，后轮轮胎附着约束信息包括：风险状态和安全状态；

35、调整模块，用于基于后轮轮胎附着约束信息，确定调整模式，调整模式用于将非线性模型预测控制的局部信赖域和全局信赖域调整至目标信赖域，其中，调整模式包括：调节模式和固定模式；

36、生成模块，用于响应于调整模式，对非线性车辆动力学模型及非线性约束进行连续凸化求解，获得候选控制序列，将候选控制序列经原始非线性车辆动力学模型重新传播复核后生成控制指令集，控制指令集用于输出前轮转角和后轴纵向力，并将后轴纵向力分配为左右后轮驱动转矩，实现车辆漂移状态下的路径跟踪控制。

37、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的可执行程序，其中，在可执行程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行本发明各个实施例中的方法。

38、在本发明实施例中，通过确定包括风险状态和安全状态的后轮轮胎附着约束信息并据此选择包括调节模式和固定模式的调整模式，使非线性模型预测控制的局部信赖域和全局信赖域能够调整至目标信赖域，同时将连续凸化求解获得的候选控制序列经原始非线性车辆动力学模型重新传播复核后生成控制指令集，输出前轮转角和后轴纵向力并分配为左右后轮驱动转矩，从而降低局部近似误差对控制结果的影响，提高轮胎附着约束下漂移控制的约束满足能力、在线求解可靠性以及变曲率漂移状态下的路径跟踪性能，进而解决了现有轮胎附着约束下的自适应漂移控制方法漂移路径跟踪控制可靠性不足。