车辆轮胎滑移的纵横垂协同控制方法、系统、设备及介质与流程

本发明涉及车辆领域，特别是涉及车辆轮胎滑移的纵横垂协同控制方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、在车辆工程领域，底盘控制技术的核心地位不容忽视，其对车辆的动力学特性、行驶稳定性及安全性能具有决定性影响。现有的车辆控制方法中，只考虑了车辆的位姿，比如横摆角速度和质心侧偏角，而没有考虑非线性的轮胎模型，也没有考虑轮胎力的优化分配。当车轮力矩的控制及分配不合理时，车辆行驶不能适应不同的工况，需要频繁调整参数，导致驾驶员的操控感受下降。因此，存在待改进之处。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种车辆轮胎滑移的纵横垂协同控制方法、系统、设备及介质，用于解决现有技术中存在车轮力矩的控制及分配不合理的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种车辆轮胎滑移的纵横垂协同控制方法，所述方法包括：

3、获取车辆的前轮转角和维持车辆车速所需的输出转矩；

4、根据所述前轮转角和二自由度车辆模型，计算出期望横摆角速度、期望质心侧偏角；

5、基于车辆动力学模型、所述前轮转角、所述期望横摆角速度、所述期望质心侧偏角，计算出对应的后轮转角和附加横摆力矩；

6、基于车辆的轮胎附着椭圆模型，建立轮胎负荷率函数，通过所述输出转矩的约束条件，所述附加横摆力矩的约束条件，以及每个车轮转矩的约束条件，计算所有轮胎的车轮转矩对应的轮胎负荷率，并获取对应每个轮胎的目标车轮转矩；

7、根据前轮转角及其目标车轮转矩对车辆的前轮进行控制，根据后轮转角及其目标车轮转矩对车辆的后轮进行控制。

8、在本发明的一个实施例中，所述车辆动力学模型满足：

9、

10、其中，k1为前轮侧向力与侧偏角的线性关系系数，k2为后轮侧向力与侧偏角的线性关系系数，a为车辆质心到前轴的水平距离，b为车辆质心到后轴的水平距离，m为车辆总质量，u为实时的车辆前进方向速度，iz为实时的车辆绕垂直轴的转动惯量，δf为前轮转角，r为期望横摆角速度，为期望横摆角速度的导数，β为期望质心侧偏角，为期望质心侧偏角的导数，δr为计算出的后轮转角，δmwz为计算出的附加横摆力矩。

11、在本发明的一个实施例中，所述输出转矩的约束条件表示为所有轮胎的车轮转矩之和与所述输出转矩相等；所述附加横摆力矩的约束条件表示为前轮之间的横摆力矩、后轮之间的横摆力矩之和与所述附加横摆力矩相等；每个车轮转矩的约束条件表示为每个车轮转矩小于其对应的扭矩上限。

12、在本发明的一个实施例中，所述轮胎负荷率函数满足：

13、

14、其中，fl、fr、rl、rr分别为左前轮、右前轮、左后轮、右后轮；j为轮胎负荷率；

15、t为输出力矩，tx_rl、tx_rr分别为左前轮的车轮转矩、右前轮的车轮转矩、左后轮的车轮转矩、右后轮的车轮转矩，μfl、μfr、μrl、μrr分别为左前轮、右前轮、左后轮、右后轮对应的摩擦系数，fz_fl、fz_fr、fz_rl、fz_rr分别为左前轮、右前轮、左后轮、右后轮对应的垂向载荷，b为前轴距、后轴距的平均值，r0为轮胎滚动半径。

16、在本发明的一个实施例中，所述基于车辆的轮胎附着椭圆模型，建立轮胎负荷率函数的步骤，包括：

17、获取轮胎的运行状态，并在轮胎分别处于打滑状态、未处于打滑状态下，设定不同的权重因子；

18、在车辆的轮胎附着椭圆模型中，根据每个轮胎对应的权重因子，建立轮胎负荷率函数；所述轮胎负荷率函数满足：

19、

20、其中，ξ1、ξ2、ξ3、ξ4为左前轮、右前轮、左后轮、右后轮对应的权重因子，通过改变权重因子以调节轮胎的车轮转矩。

21、在本发明的一个实施例中，在所述轮胎负荷率函数中配置权重因子的步骤，包括：

22、获取每个轮胎的综合滑移率；

23、比较每个轮胎的综合滑移率与预设滑移率阈值，判断轮胎的状态：

24、当轮胎处于打滑状态时，将该轮胎的权重因子设定为预设第一数值；

25、当轮胎未处于打滑状态时，基于未处于打滑状态的轮胎数量，设定对应的权重因子的取值，且所述取值小于第一数值。

26、在本发明的一个实施例中，判断未处于打滑状态的轮胎的数量：

27、当数量为1时，该轮胎的权重因子设定为预设第二数值；

28、当数量大于1时，将最小综合滑移率所对应的轮胎的的权重因子设定为预设第二数值；获取其余轮胎的综合滑移率与最小综合滑移率之间的反比数值，根据所述反比数值与所述第二数值的乘积，设定其余轮胎对应的权重因子。

29、本发明还提出车辆轮胎滑移的纵横垂协同控制系统，所述系统包括：

30、获取单元，用于获取车辆的前轮转角和维持车辆车速所需的输出转矩；

31、第一计算单元，用于根据所述前轮转角和二自由度车辆模型，计算出期望横摆角速度、期望质心侧偏角；

32、第二计算单元，用于基于车辆动力学模型、所述前轮转角、所述期望横摆角速度、所述期望质心侧偏角，计算出对应的后轮转角和附加横摆力矩；

33、建立单元，用于基于车辆的轮胎附着椭圆模型，建立轮胎负荷率函数，通过所述输出转矩的约束条件，所述附加横摆力矩的约束条件，以及每个车轮转矩的约束条件，计算所有轮胎的车轮转矩对应的轮胎负荷率，并获取对应每个轮胎的目标车轮转矩；

34、控制单元，用于根据前轮转角及其目标车轮转矩对车辆的前轮进行控制，根据后轮转角及其目标车轮转矩对车辆的后轮进行控制。

35、本发明还提出一种电子设备，所述电子设备包括：

36、一个或多个处理器；

37、存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述电子设备实现如上述任一项所述车辆轮胎滑移的纵横垂协同控制方法。

38、本发明还提出一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被计算机的处理器执行时，使计算机执行上述任一项所述车辆轮胎滑移的纵横垂协同控制方法。

39、如上所述，本发明的车辆轮胎滑移的纵横垂协同控制方法、系统、设备及介质，通过优化算法最小化轮胎力荷载率，防止轮胎侧滑，延长轮胎的使用寿命，进一步提升了车辆的安全性和可靠性。

1.车辆轮胎滑移的纵横垂协同控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的车辆轮胎滑移的纵横垂协同控制方法，其特征在于，所述车辆动力学模型满足：

3.根据权利要求1所述的车辆轮胎滑移的纵横垂协同控制方法，其特征在于，所述输出转矩的约束条件表示为所有轮胎的车轮转矩之和与所述输出转矩相等；所述附加横摆力矩的约束条件表示为前轮之间的横摆力矩、后轮之间的横摆力矩之和与所述附加横摆力矩相等；每个车轮转矩的约束条件表示为每个车轮转矩小于其对应的扭矩上限。

4.根据权利要求2所述的车辆轮胎滑移的纵横垂协同控制方法，其特征在于，所述轮胎负荷率函数满足：

5.根据权利要求1所述的车辆轮胎滑移的纵横垂协同控制方法，其特征在于，所述基于车辆的轮胎附着椭圆模型，建立轮胎负荷率函数的步骤，包括：

6.根据权利要求5所述的车辆轮胎滑移的纵横垂协同控制方法，其特征在于，在所述轮胎负荷率函数中配置权重因子的步骤，包括：

7.据权利要求6所述的车辆轮胎滑移的纵横垂协同控制方法，其特征在于，判断未处于打滑状态的轮胎的数量：

8.车辆轮胎滑移的纵横垂协同控制系统，其特征在于，所述系统包括：

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被计算机的处理器执行时，使计算机执行权利要求1至7中任一项所述车辆轮胎滑移的纵横垂协同控制方法。