一种用于平台化开发线控底盘系统的集中式控制系统的制作方法

1.本发明涉及智能汽车技术领域，具体涉及一种用于平台化开发线控底盘系统的集中式控制系统。


背景技术：

2.随着汽车智能化的发展，线控技术逐渐成为发展无人自动驾驶技术必经的一个技术阶段。线控底盘系统包括线控转向子系统、线控制动子系统、线控驱动子系统、线控悬架子系统组成，各子系统都是取消了复杂的机械连接，采用信号线的方式传输控制指令。
3.目前的线控底盘系统多采用分散式的底盘控制系统，主要是非解耦的各个子系统独立进行功能控制，存在车辆和轮胎各方向之间动力学严重耦合，从而在控制需求、执行效果等方面存在不同程度的冲突，为消除各子系统之间在控制上的冲突，需要对整个系统进行一体化控制，对横、纵、垂三个方向中至少两个进行协同控制，来改善底盘的操作稳定性。
4.现有的控制方法多基于分散式或分层式的设计思路，即上层控制器计算整车需求，中层底盘域控制器进行特定的功能分配或需求转换，底层的线控底盘执行组件进行接受整车需求或底层域控制器进行功能执行。这种方法的侧重点是将功能完全分配给底层会自行部件或将原底层执行部件间部分耦合算法集成到中间层的底盘集成控制器中，再通过pid或模型预测或其它算法进行底盘功能的协调控制，而没有考虑对线控底盘的执行器进行完全解耦的方面。另外，现有的控制方法只针对特定种类或类型的车辆底盘，根据这种类型的底盘来进行底层需求的分配。现有的控制方法受限于传统车型底盘的硬件范围。


技术实现要素：

5.本技术提出一种用于平台化开发线控底盘系统的集中式控制系统，其目的在于不论线控底盘系统的布置方式、执行部件的形式，都可以套用的本技术的集中式控制系统，该系统解耦性更强，且本身不受传统车型底盘硬件配置的限制。
6.一种用于平台化开发线控底盘系统的集中式控制系统，包括：上层控制器、底盘系统集成控制器、集中式底盘姿态感知装置、车辆传感器以及多个执行组件；
7.其中，所述车辆传感器用于获取车辆自身的状态信息并发送给所述上层控制器；所述集中式底盘姿态感知装置用于获取车辆运动时姿态信息；所述上层控制器用于根据所述车辆自身的状态信息以及车辆运动时姿态信息确定目标车速、目标加速度以及目标转角，并将该目标车速、目标加速度以及目标转角发送给底盘系统集成控制器；所述底盘系统集成控制器用于根据所述目标车速、目标加速度以及目标转角生成对应的控制指令，并将该控制指令发送给所述多个执行组件；所述多个执行组件用于根据所述控制指令控制车辆的驱动装置运动。
8.在一种实施例中，所述集中式底盘姿态感知装置至少包括车辆转角传感器、磁传感器、轮速传感器、三轴陀螺仪、3d加速仪以及信号处理单元。
9.在一种实施例中，所述底盘系统集成控制器用于根据所述目标车速、目标加速度
以及目标转角生成对应的控制指令包括：
10.底盘系统集成控制器根据所述目标车速、目标加速度以及目标转角进行需求分配，分别得到每个车轮横向、纵向以及垂直方向上的控制指令。
11.在一种实施例中，所述执行组件包括主执行组件和副执行组件；
12.其中，每个车轮在每个方向上设有一个主执行组件和至少一个副执行组件；在控制车轮运动时，首先主执行组件根据控制指令控制对应的车轮运动，并获取当前的车轮的反馈信号，依据该反馈信号判断车轮当前的运动状态是否满足预设要求，若不满足则启动副执行组件。
13.在一种实施例中，还包括指令识别转换模块，该指令识别转换模块用于对底盘系统集成控制器输出的控制指令进行识别后进行信号转换处理，将信号指令的格式转换成所述执行组件识别的格式。
14.依据上述实施例的用于平台化开发线控底盘系统的集中式控制系统,其包括：上层控制器、底盘系统集成控制器、集中式底盘姿态感知装置、车辆传感器以及多个执行组件。其中，车辆传感器用于获取车辆自身的状态信息并发送给所述上层控制器；集中式底盘姿态感知装置用于获取车辆运动时姿态信息；上层控制器用于根据车辆自身的状态信息以及车辆运动时姿态信息确定目标车速、目标加速度以及目标转角，并将该目标车速、目标加速度以及目标转角发送给底盘系统集成控制器；底盘系统集成控制器用于根据目标车速、目标加速度以及目标转角生成对应的控制指令，并将该控制指令发送给多个执行组件；多个执行组件用于根据控制指令控制车辆的驱动装置运动。本发明基于冗余的底盘系统集成控制器对车身运行姿态稳定性进行调节，以目标车速、目标加速度、目标转角作为系统的输入期望值，底盘集成控制器进行底盘的横向、纵向、垂向三个方向力的集成优化控制，并将执行组件的需求进行分配，执行组件执行过程通过发送反馈信号以及底盘集成控制器采集底盘实时状态信号进行闭环控制。从而减轻各执行组件的硬件设计和算力负担，有效解决不同执行组件的功能冲突，综合提升底盘运行轨迹和姿态的稳定性，同时同平台下的其它产品开发只需要调试匹配参数和接口模块，大大节省了同平台下不同项目的开发时间。
附图说明
15.图1为本技术实施例的控制系统整体结构示意图；
16.图2为本技术实施例的系统工作时整体流程图；
17.图3为本技术实施例的系统信号识别和转换流程图；
18.图4为本技术实施例的底盘系统集成控制器结构示意图；
19.图5为本技术实施例的执行组件调用方法流程图。
具体实施方式
20.下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本技术相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本技术的核心部分被过
多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
21.另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
22.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
23.在本发明实施例中，本技术提供的用于平台化开发线控底盘系统的集中式控制系统采用集中式控制结构，通过底盘集成控制器进行整车功能的执行需求分配，将线控底盘的各执行器组件之间进行完全解耦来确保功能执行的唯一性和安全性，从而解决现有线控底盘系统中存在的功能耦合的问题。本发明基于冗余的底盘集成控制器对车身运行姿态稳定性进行调节，以目标车速、目标加速度、目标转角作为系统的输入期望值，底盘集成控制器进行底盘的横向、纵向、垂向三个方向力的集成优化控制，并将执行组件的需求进行分配，执行组件执行过程通过发送反馈信号以及底盘集成控制器采集底盘实时状态信号进行闭环控制。从而减轻各执行组件的硬件设计和算力负担，有效解决不同执行组件的功能冲突，综合提升底盘运行轨迹和姿态的稳定性，同时同平台下的其它产品开发只需要调试匹配参数和接口模块，大大节省了同平台下不同项目的开发时间。
24.请参考图1，本实施例提供一种用于平台化开发线控底盘系统的集中式控制系统,其包括：上层控制器、底盘系统集成控制器、集中式底盘姿态感知装置、车辆传感器以及多个执行组件。
25.其中，请参考图2，车辆传感器用于获取车辆自身的状态信息并发送给上层控制器，例如车辆自身的状态信息包括车辆运动的油压、胎压、油温等信息；集中式底盘姿态感知装置用于获取车辆运动时姿态信息，例如车辆运动时姿态信息包括车辆行驶速度、加速度和转角等。上层控制器用于根据车辆自身的状态信息以及车辆运动时姿态信息确定目标车速、目标加速度以及目标转角，并将该目标车速、目标加速度以及目标转角发送给底盘系统集成控制器；底盘系统集成控制器用于根据所述目标车速、目标加速度以及目标转角生成对应的控制指令，并将该控制指令发送给多个执行组件；多个执行组件用于根据控制指令控制车辆的驱动装置运动。本实施例中采用集中式控制结构，通过底盘集成控制器进行整车功能的执行需求分配，将线控底盘的各执行组件之间进行完全解耦来确保功能执行的唯一性和安全性，从而解决现有线控底盘系统中存在的功能耦合的问题。本实施例的完全解耦是指对于整车功能的分配由集成控制器进行，每个执行组件只接受控制指令，不参与具体的功能分配，来避免功能耦合的现象。比如整车需求底盘执行沿车道线进行驾驶功能的需求，由集成控制器进行需求的分配，具体到组件只执行接收到命令值，不关心车辆功能的实现，如驱动功能组件执行的是驱动需求的力、转向功能组件执行的是转向需求的力、制动功能组件执行的是制动需求的力，这时候转向功能组件如果出现控制上的问题，不会影响制动组件去执行制动需求的力，其他功能组件同理。只有集成控制器的需求能影响各组件，各组件之间是没有任何功能执行上的关系。本发明基于冗余的底盘集成控制器对车身
运行姿态稳定性进行调节，以目标车速、目标加速度、目标转角作为系统的输入期望值，底盘集成控制器进行底盘的横向、纵向、垂向三个方向力的集成优化控制，并将执行组件的需求进行分配，执行组件执行过程通过发送反馈信号以及底盘集成控制器采集底盘实时状态信号进行闭环控制。从而减轻各执行组件的硬件设计和算力负担，有效解决不同执行组件的功能冲突，综合提升底盘运行轨迹和姿态的稳定性，同时同平台下的其它产品开发只需要调试匹配参数和接口模块，大大节省了同平台下不同项目的开发时间。
26.其中，在车辆底盘上选用合适的机械位置安装集成式汽车姿态感知装置。本实施例的集中式底盘姿态感知装置至少包括车辆转角传感器、磁传感器、轮速传感器、三轴陀螺仪、3d加速仪以及信号处理单元。车辆转角传感器用于采集车辆的转角信息，磁传感器用来测量电流、位置、方向等物理参数，轮速传感器用于来采集车轮的转速、三轴陀螺仪用于来测量车辆底盘三个方向上的加速度。信号处理单元用于对这些传感器采集的信息进行格式转换和封装成新的格式后发送给底盘系统集成控制器。例如，本实施例的集成式汽车姿态感知装置通过can总线和底盘集成控制器进行通讯，用于底盘姿态稳定的调节的反馈输入。该技术方法中底盘的执行组件不涉及底盘功能需求的闭环控制，只通过can总线将反馈信号将实际执行情况传递给底盘集成控制器，由底盘集成控制器和集成式汽车姿态感知装置的信息进行校验。
27.本实施例中在底盘集成控制器中将输入的期望车速、目标加速度、目标转角进行需求分配，将底盘控制需求需球划分为四个车轮的横向，纵向，垂向上的需求。通过模糊pid算法和差动制动控制来进行车身姿态的稳定性控制和防侧翻保护，闭环控制的反馈输入由校验模块对集成式汽车姿态感知装置和底盘执行组件的反馈的信息做校验。本实施例的底盘系统集成控制器用于根据目标车速、目标加速度以及目标转角生成对应的控制指令包括：底盘系统集成控制器根据目标车速、目标加速度以及目标转角进行需求分配，分别得到每个车轮横向、纵向以及垂直方向上的控制指令。
28.其中，本实施例的述执行组件包括主执行组件和副执行组件；每个车轮在每个方向上设有一个主执行组件和至少一个副执行组件，例如图1所示，底盘上纵向、横向以及垂向上均设有一个执行组件1以及一个执行组件x，在其他实施例中底盘上纵向、横向以及垂向上均设有一个执行组件1以及多个执行组件x。如图5，在控制车轮运动时，首先主执行组件根据控制指令控制对应的车轮运动，并获取当前的车轮的反馈信号，依据该反馈信号判断车轮当前的运动状态是否满足预设要求，若不满足则启动副执行组件。单个车轮在同一方向的需求执行最多不超过3个执行组件。在车轮的三个方向的执行需求分配完后，由底盘集成控制器统一进行执行组件的执行组件控制指令集成。
29.在一种实施例中，如图4，底盘系统集成控制器包括校验模块、控制模块、failsafe模块以及需求分配模块，failsafe模块(即故障安全模块)用于实时检测底盘执行组件在执行控制命令时的自身反馈和车辆实时的真实状态来判断执行组件是否存在故障以及控制命令是否合理，进而在组件无法执行控制命令或控制命令存在危险时，能够在第一时间通过产生警告或紧急停止避险等类型的操作，对系统做出正确的指令，保证系统在面对复杂的行驶情况时，不会主动造成人或物的实际伤害。需求分配模块与上层控制器通信连接，校验模块与集中式底盘姿态感知装置通信连接，控制模块以及校验模块均匀底盘的执行组件通信连接。其中，需求分配模块用于对上层控制器发送的目标车速、目标加速度以及目标转
角信号进行需求分配，例如分配给各个执行组件。校验模块用于对底盘执行组件反馈的数据进行校验，判断是否当前的执行组件的输出量是否满足要求。控制模块用于根据需求分配模块分配的控制指令来控制各个执行组件协调工作。
30.在一种实施例中，本实施例系统还包括指令识别转换模块，该指令识别转换模块用于对底盘系统集成控制器输出的控制指令进行识别后进行信号转换处理，将信号指令的格式转换成所述执行组件识别的格式。如图2和图3，指令识别转换模块首先确认执行组件的控制指令格式，判断控制指令格式是否为can信号，如果是则使用标准接口用于控制指令的传输，并更新接口模块的can信号的命名、单位、范围等格式。若判断控制指令格式不是can信号，则进一步判断是否需要硬件通道，若是则设置特定硬件通道以及非标rte接口用于can信号格式的转换；如果判定不需要硬件通道，则设置非标rte接口用于can信号格式的转换。
31.本实施例提供的控制系统和现有的控制系统相比具有以下优点：
32.第一，本实施例的系统通过将集中式的控制结构将线控底盘系统的功能集中到唯一的集成控制器中，该控制器其具有冗余功能来保障系统控制的可靠性。
33.第二，本实施例的控制系统在同平台下产品的功能复用，只需要将输入和输出的识别和控制模块进行更新，然后将内部标定参数重新标定匹配就可以直接套用该控制器功能。
34.第三，通过将线控底盘系统的执行单元完全解耦和安装集中式汽车姿态感知装置使整个系统的控制开发不依赖线控底盘子系统的功能和硬件设计，以及有效保证功能执行的唯一性和可靠性。
35.以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。