[发明专利]一种车辆相平面稳定区域确定方法及系统

说明书

本发明公开了一种车辆相平面稳定区域确定方法及系统。所述确定方法包括：获取车辆参数；根据所述车辆参数，利用杜高夫轮胎公式建立非线性轮胎模型；根据所述非线性轮胎模型确定车辆轮胎侧偏力；获取当前车轮转角；根据所述车轮转角，利用所述非线性轮胎模型以及线性车辆模型确定质心侧偏角速度‑质心侧偏角相图的车辆相平面稳定区域；所述相平面稳定区域包括封闭的四边形以及封闭的三角形。根据本发明所提供的确定方法及系统能够精确划分车辆相平面稳定区域，从而提高车辆稳定性的判断精度。

技术领域

本发明涉及车辆稳定性判定领域，特别是涉及一种车辆相平面稳定区域确定方法及系统。

背景技术

随着技术的发展，人们对于车辆的安全性的要求越来越高，许多技术被用以提升车辆的安全性与稳定性。但是，由于车辆为非线性系统，难以确定行驶中的车辆是否仍处在稳定状态内，即不能判定车辆能否自行回到对应的稳定点，相应的稳定性、安全性控制也难以实施。

对于车辆相平面稳定区域判定来说，相平面法对于非线性车辆系统的稳定性判断显得十分重要。相平面法能够对于非线性系统的稳定性进行分析，而且对于车辆这样的高非线性系统无需求解，在某一工况下按照相平面法画出一系列车辆状态初值下车辆系统的相轨迹及对应的相图，基于该相图，根据其相轨迹是否回归到稳定点即可以判断出在该工况下，车辆处于在哪些状态时是能够自动回归到稳定点即相应的车辆的稳定区域。

目前，相平面法运用较多的是质心侧偏角速度-质心侧偏角相图，即以车辆的质心侧偏角速度与质心侧偏角作为车辆稳定性判断的车辆状态依据，建立起车辆在相平面中的相平面稳定区域。对于目前的质心侧偏角速度-质心侧偏角相图相平面稳定区域确定方法来说，其主要有以下几步：1.根据线性二自由度自行车模型与轮胎模型建立起对应的整车仿真模型，并在matlab-simulink中构建得出相应的车辆动力学模型；2.在某一确定的工况(车速、路面附着系数)输入下，设定一系列不同的车辆状态(质心侧偏角、质心侧偏角速度)仿真初值，将上述工况输入到步骤3中的整车仿真simulink模型，并通过一系列不同的车辆状态仿真初值得到其相对应的相轨迹从而最终构成当前确定工况输入下的相平面。3.根据步骤3中得出的相平面图，按照相轨迹是否回归到稳定点进行相平面稳定区域的划分，并最终以两条关于稳定点中心对称的拟合的直线作为相平面上的稳定区域的边界，从而确定步骤3中的相平面稳定区域。4.改变步骤3中的确定的工况输入并重复步骤2、3，从而得出不同的工况下车辆相应的稳定区域从而建立起车辆的相平面稳定区域库。5.在车辆的稳定区域库建立起来后，对于任意工况下车辆稳定性的判断，只需要判断当前车辆的状态是否属于步骤相平面车辆稳定区域库中对应工况下的相平面区域即可得出当前车辆是否稳定的判断结果。

对于上面的传统的质心侧偏角速度与质心侧偏角速度相图来说，其以两条对称的直线划分出的车辆相平面稳定区域，实际上存在着部分不稳定的区域，如图1所示的某工况下原质心侧偏角速度-质心侧偏角相图的稳定区域的划分，上述相平面两条直线中间为车辆的稳定区域，该相平面稳定区域是一个开放的区域划分的稳定区域中包含了许多不稳定的相轨迹曲线，相平面轨迹1是回归到稳定点的相轨迹曲线，而相轨迹2及其下方的相轨迹曲线(由于传统质心侧偏角速度-质心侧偏角的对称性其上方也存在相应的非稳定区域)是并未回归到稳定点的因此相轨迹2以下的区域应当是非稳定的，一旦车辆质心侧偏角，质心侧偏角速度状态位于相轨迹2以下(或位于对称的相轨迹以上)的区域时，按照原质心侧偏角速度-质心侧偏角速度法判断车辆当前状态是稳定的，因此会造成车辆的稳定状态的误判，因此会对车辆的安全性造成较大的隐患。