一种具有性能恢复能力的车辆稳定性容错控制方法及系统

技术领域

本发明涉及车辆底盘控制技术领域，特别是涉及一种具有性能恢复能力的车辆稳定性容错控制方法及系统。

背景技术

车辆智能化与电动化的提升，对车辆安全运行能力提出了更高的要求。稳定性控制作为车辆最为关键的基础执行能力之一，实现其容错控制具有重要的意义。得益于线控转向和线控制动系统，主动前轮转向(AFS)和直接横摆率控制(DYC)功能可以为容错稳定控制提供冗余。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明提出一种具有性能恢复能力的车辆稳定性容错控制方法。能够实现对于车辆稳定性的容错控制，保证车辆的稳定性性能在有限时间内得以恢复。

本发明的另一个目的在于提出一种具有性能恢复能力的车辆稳定性容错控制系统。

为达上述目的，本发明一方面提出一种具有性能恢复能力的车辆稳定性容错控制方法，包括：

构建车辆的初始稳定性控制模型，并计算车辆的目标横摆角速度；

基于所述目标横摆角速度进行车辆故障判断得到车辆转向是否发生故障的判断结果；

在转向无故障的判断结果下执行基于主动转向系统的第一车辆稳定性控制方法；在转向发生故障的判断结果下执行基于直接横摆力矩的第二车辆稳定性控制方法；

根据对执行的从所述第一车辆稳定性控制方法切换至所述第二车辆稳定性控制方法的车辆稳定性误差控制，使得车辆的性能在预设时间内进行恢复。

为达上述目的，本发明另一方面提出一种具有性能恢复能力的车辆稳定性容错控制系统，包括：

初始模型构建模块，用于构建车辆的初始稳定性控制模型，并计算车辆的目标横摆角速度；

转向故障判断模块，用于基于所述目标横摆角速度进行车辆故障判断得到车辆转向是否发生故障的判断结果；

控制方法执行模块，用于在转向无故障的判断结果下执行基于主动转向系统的第一车辆稳定性控制方法；在转向发生故障的判断结果下执行基于直接横摆力矩的第二车辆稳定性控制方法；

车辆性能恢复模块，用于根据对执行的从所述第一车辆稳定性控制方法切换至所述第二车辆稳定性控制方法的车辆稳定性误差控制，使得车辆的性能在预设时间内进行恢复。

本发明实施例的具有性能恢复能力的车辆稳定性容错控制方法和系统，能够实现对于车辆稳定性的容错控制，保证车辆的稳定性性能在有限时间内得以恢复。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的具有性能恢复能力的车辆稳定性容错控制方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的具有性能恢复能力的车辆稳定性容错控制方法的实施逻辑图；

图3是根据本发明实施例的车辆动力学模型图；

图4是根据本发明实施例的误差性能恢复示意图；

图5是根据本发明实施例的具有性能恢复能力的车辆稳定性容错控制系统结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的具有性能恢复能力的车辆稳定性容错控制方法和系统。

本发明得实施逻辑基于对车辆动力学、线控转向和线控制动系统的建模，构建了一种具有性能恢复能力的车辆稳定性容错控制方法。可以实现在故障判断的无转向故障情况下，对车辆稳定性控制误差的严格约束，在故障出现后，保证稳定性控制误差在确定时间内得到恢复，由此实现从无故障的第一种方法向故障第二种方法切换的过程中车辆的性能在有限时间内得到恢复，如图2所示。

图1是本发明实施例的具有性能恢复能力的车辆稳定性容错控制方法的流程图。

如图1所示，该方法包括但不限于以下步骤：

S1，构建车辆的初始稳定性控制模型，并计算车辆的目标横摆角速度；

S2，基于目标横摆角速度进行车辆故障判断得到车辆转向是否发生故障的判断结果；

S3，在转向无故障的判断结果下执行基于主动转向系统的第一车辆稳定性控制方法；在转向发生故障的判断结果下执行基于直接横摆力矩的第二车辆稳定性控制方法；

S4，根据对执行的从第一车辆稳定性控制方法切换至第二车辆稳定性控制方法的车辆稳定性误差控制，使得车辆的性能在预设时间内进行恢复。

下面结合附图，对本发明实施例的具有性能恢复能力的车辆稳定性容错控制方法进行详细阐述。

具体地，构建车辆轨迹跟踪模型，其中所述车辆具有常规车辆的运动方式，通过前轮转动实现车辆的转向，如图3所示的车辆，构建车辆的稳定性控制模型如下：

首先，针对车辆运动过程中的动力学建立如下模型：

其中ω

针对车辆运行过程中的侧向力，建立如下模型：

F

F

其中α

针对车辆运行过程中，前后轮的侧偏角，建立如下模型：

其中δ

如下面公式：

在车辆稳定性控制领域，一般选取ω

针对线控转向和线控制动系统，建立如下模型：

/>

其中

在本发明的一个实施例中，对常规转向无故障情况下，车辆稳定性控制方法进行阐述。

在故障未发生的情况下，车辆的稳定性由主动转向系统控制，稳定性控制系统的模型如下：

其中

构建中间误差变量如下：

z

z

其中，ω

为了约束横摆角速度的控制误差，需要构造如下的误差约束不等式，

|z

其中

其中

进一步构建立如下新的误差变量：

并进行如下代换：

其中为了表示方便p即为前述p(t)，下面不再进行区分；

其中

c

进一步地，对在转向故障发生后，车辆稳定性控制方法进行阐述。

如图4所示，在转向发生故障后，经过一定时间，故障在t

其中

选取缩放变量如下：

其中t

进一步构造如下的缩放函数：

其中T

进一步构建新的误差变量如下：

η

并进行如下代换

其中为了表示方便p即为前述p(t)，下面不再进行区分；

其中：

y

根据本发明实施例的具有性能恢复能力的车辆稳定性容错控制方法，基于对车辆动力学、线控转向和线控制动系统的建模，根据本发明所提出的方法的特性，可以实现在无转向故障情况下，对车辆稳定性控制误差的严格约束，在故障出现后，保证稳定性控制误差在确定时间内得到恢复。

为了实现上述实施例，如图5所示，本实施例中还提供了具有性能恢复能力的车辆稳定性容错控制系统10，该系统10包括，初始模型构建模块100、转向故障判断模块200、控制方法执行模块300和车辆性能恢复模块400。

初始模型构建模块100，用于构建车辆的初始稳定性控制模型，并计算车辆的目标横摆角速度；

转向故障判断模块200，用于基于目标横摆角速度进行车辆故障判断得到车辆转向是否发生故障的判断结果；

控制方法执行模块300，用于在转向无故障的判断结果下执行基于主动转向系统的第一车辆稳定性控制方法；在转向发生故障的判断结果下执行基于直接横摆力矩的第二车辆稳定性控制方法；

车辆性能恢复模块400，用于根据对执行的从第一车辆稳定性控制方法切换至第二车辆稳定性控制方法的车辆稳定性误差控制，使得车辆的性能在预设时间内进行恢复。

根据本发明实施例的具有性能恢复能力的车辆稳定性容错控制系统，基于对车辆动力学、线控转向和线控制动系统的建模，根据本发明的特性，可以实现在无转向故障情况下，对车辆稳定性控制误差的严格约束，在故障出现后，保证稳定性控制误差在确定时间内得到恢复。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。