[发明专利]一种车辆失稳可控域的自动驾驶紧急避让系统

权利要求书

1.一种车辆失稳可控域的自动驾驶紧急避让系统，包括汽车前轮控制系统、汽车后轮控制系统、汽车状态参数测量系统，汽车前轮控制系统设有主动转向系统AFS、转向助力系统EPS，汽车后轮控制系统设有车身电子稳定系统ESP、防抱死系统ABS，汽车状态参数测量系统，其特征在于：

所述的自动驾驶紧急避让系统还包括车辆失稳可控域计算系统；

失稳可控域为能够实现汽车失稳可控状态的集合，失稳可控状态是指车辆在行驶过程中，突遇障碍物，通过操纵使后轮侧滑失稳产生横摆角速度激增，突破动力学约束同时保持车身可控，实现车辆的快速横摆转动，在避障前达到空间约束要求的最小车身横摆角，完成失稳避让，将汽车的后轴侧滑失稳、车身可控的动力学状态定义为失稳可控状态

汽车状态参数测量系统通过车辆的传感器实时测量得到车辆的行驶参数，包括横摆角速度、滑移率、车速，并将实时测量结果输入到车辆失稳可控域计算系统；

车辆失稳可控域计算系统主要是在建立纵向、侧向、横摆、侧倾以及轮胎非线性动力学模型基础上，得到失稳可控域的联动计算模型，通过分岔理论分析最终计算出车辆失稳可控域的联动控制区域；

汽车前轮控制系统计算避让所需的前轮转向以及转角，通过转向助力系统EPS的执行电机来执行，主动转向系统AFS进行转角的辅助纠正；汽车后轮控制系统计算避让所需的汽车左右后轮制动力，通过车身电子稳定系统ESP执行，防抱死系统ABS对制动力进行辅助纠正，集成前轮转向以及后轮制动的综合控制，从而实现车辆失稳可控域的联动控制区域的紧急避让控制。

2.根据权力要求1所述车辆失稳可控域的自动驾驶紧急避让系统，其特征在于：所述的汽车状态参数测量系统实时测量车辆的相关状态参数，通过车辆的速度传感器测得速度信号，横摆角速度传感器获得横摆角速度信号，轮速传感器获得车轮的转速信号，车辆的转角传感器获得车辆的转角信号；通过所获得的上述信号，分别计算获得车辆的滑移率信号以及质心侧偏角信号。

3.根据权利要求1所述车辆失稳可控域的自动驾驶紧急避让系统，其特征在于：所述车辆失稳可控域计算系统模型建立，建立车辆的三自由度模型，同时涵盖纵向、侧向、横摆、侧倾以及轮胎多个自由度，模型微分方程为：

其中，β为质心侧偏角，γ为横摆角速度，φ为质心侧倾角，u为纵向车速，m、m_s为汽车的总质量和悬挂质量，l_f、l_r为质心到前后轴的距离，为侧倾刚度和侧倾阻尼，I_zz为汽车关于横摆轴的转动惯量，I_xx为汽车关于侧倾轴的转动惯量，h为悬挂质量质心到侧倾轴的距离，F_fl、F_fr为汽车前左轮和前右轮转向力，F_rl、F_rr为汽车后左轮和后右轮转向力；

轮胎的滑移率方程为：

其中，u_sx为轮速，λ₀表示轮胎的滑移率，ω为车轮滚动角速度，R为轮胎半径，

轮胎模型选取考虑非线性的Pacejka魔术轮胎公式：

Y(x)＝Dsin[Carctan{Bx-E(Bx-arctan(Bx))}] (3)

其中，x表示侧偏角或滑移率，y为侧向力，B为刚度控制系数，C为曲线形态控制系数，D分别为曲线最大值，E为对D的变化情况控制系数；

前后轮侧偏角为：

其中，α_f、α_r分别为前后轮侧偏角，δ_f为前轮转角。