基于裕度感知自校正的车辆稳定性控制方法

本发明涉及底盘稳定性控制和电子制动控制，具体涉及基于裕度感知自校正的车辆稳定性控制方法。

背景技术：

1、现有商用车稳定性控制通常由上层控制器根据车辆横摆响应、驾驶员转向输入和车辆运行状态确定需要增压的目标车轮，再由下层压力控制器执行相应的制动压力调节。由于商用车质量大、质心高、轴距长且制动管路较长，轮端制动压力响应易受载荷变化、道路附着、气源压力、阀体状态和管路迟滞影响。

2、现有下层压力控制多采用标定表、固定阈值或固定开阀脉宽确定增压梯度和增压时间。该类方法难以同时兼顾横摆力矩补偿需求、轮胎滑移约束、侧翻裕度约束和执行器实际响应。当增压梯度过大时，目标车轮可能接近抱死或附着边界；当增压梯度过小时，又难以及时补偿横摆力矩缺口。因此，有必要提出一种能够依据稳定需求、安全裕度和执行器自校正模型在线确定阶梯增压参数的控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供基于裕度感知自校正的车辆稳定性控制方法，以解决现有下层压力控制采用固定标定表或固定脉宽，无法根据车辆实时稳定需求、安全裕度和执行器响应动态调整增压参数，导致横摆力矩补偿与轮胎安全边界难以兼顾的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、基于裕度感知自校正的车辆稳定性控制方法，包括以下步骤：

4、s1：接收上层稳定性控制器输出的目标增压车轮标志，并获取车辆状态量；所述车辆状态量包括车辆运动状态、轮胎附着状态和制动压力状态；

5、s2：基于所述车辆运动状态确定车辆稳定性误差，并根据车辆稳定性误差确定目标增压车轮的稳定需求表征量和横摆力矩补偿需求；基于轮胎附着状态和制动压力状态确定车辆安全边界状态，并根据车辆安全边界状态计算各目标增压车轮的安全裕度表征量；

6、s3：通过稳定需求表征量和安全裕度表征量将横摆力矩补偿需求分配至各目标增压车轮，得到各目标增压车轮的压力增量期望值；

7、s4：基于各目标增压车轮的制动压力状态建立各目标增压车轮的轮端增压响应模型，并根据实测压力增量与模型预测压力增量之间的偏差在线校正模型参数；

8、s5：根据所述稳定需求表征量、安全裕度表征量、压力增量期望值以及校正后的轮端增压响应模型，在线求解各目标增压车轮的增压参数；所述安全裕度表征量用于约束增压参数；

9、s6：根据所述增压参数生成阶梯压力脉冲，并在满足预设的终止条件时停止增压。

10、为优化上述技术方案，采取的具体限定还包括：

11、在步骤s2中，所述车辆稳定性误差包括横摆角速度误差、质心侧偏角误差和横摆力矩缺口；所述车辆安全边界状态包括轮胎利用率、滑移率、横向载荷转移率和制动压力。

12、进一步地，稳定需求表征量通过将车辆稳定性误差进行归一化加权合成得到，具体计算公式为：

13、；

14、其中，为第

i个目标增压车轮的稳定需求表征量；表示当前控制周期；为饱和函数；、、和分别表示横摆角速度误差、质心侧偏角误差、横摆力矩缺口和横摆角速度误差变化率对应的归一化加权项。

15、进一步地，安全裕度表征量的计算公式为：

16、；

17、其中，表示控制周期下的安全裕度表征量；表示当前控制周期；表示在各裕度项中取最小值；为轮胎利用率；表示滑移率，表示滑移率上限；表示横向载荷转移率，表示横向载荷转移率上限；表示制动压力，表示制动压力上限，表示制动压力下限。

18、进一步地，在步骤s3中，各目标增压车轮分配到的横摆力矩补偿需求计算公式为：

19、；

20、其中，表示分配给第i个目标车轮的期望横摆力矩补偿量；、为目标增压车轮标志；、为稳定需求表征量；、为安全裕度表征量；、为横摆力矩贡献效率；为横摆力矩缺口；为车轮总数。

21、作为优选地，在步骤s4中，所述轮端增压响应模型采用一阶指数响应模型，用于描述开阀时间与压力增量之间的映射关系：

22、；

23、其中，在候选开阀时间

t下预测的压力增量；为压力增量尺度，为压力增长时间常数，为执行器死区时间；为自然指数函数；表示只取非负部分。

24、进一步地，所述增压参数包括增压梯度和增压时间，所述增压参数的求解包括：根据所述稳定需求表征量和安全裕度表征量的乘积，在最小有效增压梯度与最大有效增压梯度之间线性插值，确定当前控制周期允许的增压梯度上界；在候选开阀时间约束范围内，以包含横摆力矩补偿误差、压力增量误差、裕度不足约束、梯度变化约束和开阀时长的评价函数最小化为目标，求解最优增压时间。

25、进一步地，所述评价函数为：

26、；

27、其中，为横摆力矩补偿误差；为压力增量误差；为裕度不足约束；为候选开阀时间下预测得到的安全裕度表征量；为相邻周期增压梯度变化量；为开阀时长约束；、、、和为各非负权重系数。

28、作为优选地，在步骤s6中，预设的终止条件包括横摆力矩补偿需求已满足、安全裕度表征量低于下限、制动压力达到上限和滑移率达到上限中的至少一种。

29、作为优选地，在步骤s6中，当多个目标增压车轮同时增压时，计算多轮增压后的残余横摆力矩误差，当残余横摆力矩误差超过预设阈值时，优先选择安全裕度表征量较高且响应较快的目标增压车轮，对其最优增压时间进行微调。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

31、本发明提供的基于裕度感知自校正的车辆稳定性控制方法，通过实时获取车辆运动状态、轮胎附着状态和制动压力状态，分别确定稳定需求表征量和安全裕度表征量，并由两者共同参与横摆力矩补偿需求的分配和增压参数的求解，实现稳定性补偿需求与安全边界约束的动态平衡，克服了传统固定参数控制方法在多变工况下无法自适应调节增压参数，导致稳定性补偿响应滞后或安全边界被突破的缺陷。

32、本发明通过建立基于制动压力状态的轮端增压响应模型并在线校正模型参数，使增压参数的求解能够自适应执行器特性的时变，避免固定标定参数在工况变化时的失配问题。

33、本发明通过多目标评价函数滚动求解最优增压时间，结合预设的多条件终止机制，在保证横摆力矩补偿精度的同时，有效防止轮胎抱死和侧翻风险，实现稳定性补偿与安全性保护的协同优化，提升商用车在不同载荷、路面和执行器状态下的稳定性控制鲁棒性。

1.基于裕度感知自校正的车辆稳定性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于裕度感知自校正的车辆稳定性控制方法，其特征在于：在步骤s2中，所述车辆稳定性误差包括横摆角速度误差、质心侧偏角误差和横摆力矩缺口；所述车辆安全边界状态包括轮胎利用率、滑移率、横向载荷转移率和制动压力。

3.根据权利要求2所述的基于裕度感知自校正的车辆稳定性控制方法，其特征在于：稳定需求表征量通过将车辆稳定性误差进行归一化加权合成得到，具体计算公式为：

4.根据权利要求2所述的基于裕度感知自校正的车辆稳定性控制方法，其特征在于：安全裕度表征量的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的基于裕度感知自校正的车辆稳定性控制方法，其特征在于：在步骤s3中，各目标增压车轮分配到的横摆力矩补偿需求计算公式为：

6.根据权利要求1所述的基于裕度感知自校正的车辆稳定性控制方法，其特征在于：在步骤s4中，所述轮端增压响应模型采用一阶指数响应模型，用于描述开阀时间与压力增量之间的映射关系：

7.根据权利要求1所述的基于裕度感知自校正的车辆稳定性控制方法，其特征在于：所述增压参数包括增压梯度和增压时间，所述增压参数的求解包括：根据所述稳定需求表征量和安全裕度表征量的乘积，在最小有效增压梯度与最大有效增压梯度之间线性插值，确定当前控制周期允许的增压梯度上界；在候选开阀时间约束范围内，以包含横摆力矩补偿误差、压力增量误差、裕度不足约束、梯度变化约束和开阀时长的评价函数最小化为目标，求解最优增压时间。

8.根据权利要求7所述的基于裕度感知自校正的车辆稳定性控制方法，其特征在于：所述评价函数为：

9.根据权利要求1所述的基于裕度感知自校正的车辆稳定性控制方法，其特征在于：在步骤s6中，预设的终止条件包括横摆力矩补偿需求已满足、安全裕度表征量低于下限、制动压力达到上限和滑移率达到上限中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的基于裕度感知自校正的车辆稳定性控制方法，其特征在于：在步骤s6中，当多个目标增压车轮同时增压时，计算多轮增压后的残余横摆力矩误差，当残余横摆力矩误差超过预设阈值时，优先选择安全裕度表征量较高且响应较快的目标增压车轮，对其最优增压时间进行微调。