[发明专利]一种基于纵向力预分配的车辆自动漂移控制方法和系统

说明书

本发明提供了一种基于纵向力预分配的车辆自动漂移控制方法和系统，本发明根据车辆的速度、质心侧偏角和横摆角速度，计算出纵向加速度以及横向加速度；计算出车辆在漂移过程中后驱动轮上由纵向运动与横向运动产生的载荷转移；考虑车辆后轴静载荷，计算出实际的轮胎垂向载荷；根据左右轮胎垂向载荷比值将后轴纵向力按比例预分配到左右两个车轮上；下层控制模块根据两个车轮的纵向力指令值获得控制驱动车轮的输出扭矩，同时下层控制模块协调转向角与扭矩命令，能够独立驱动车辆的自动漂移运动。

技术领域

本发明属于驱动与转向协同控制技术领域，特别是一种基于纵向力预分配的自动漂移控制方法。

背景技术

漂移是一种由专业赛车手掌握的极限驾驶方式，经常出现在越野拉力赛中。利用这种技巧，车手可以实现以更快速度过弯。车手通过控制油门与方向盘使车轮达到附着极限，使车辆侧滑行驶。漂移具有三个特点：大质心侧偏角、反向转向、后轮饱和。

现有关于车辆漂移的研究大都集中在集中式驱动车辆，施加的驱动力矩为整个后轴的驱动力矩，没有考虑独立驱动。其使用线性二次型(LQR)方法设计控制模块，控制输入为转向角与后轴驱动扭矩，以完成集中式驱动车辆的控制。许多学者对独立驱动电动车辆控制技术进行了研究。例如横摆力矩控制(Direct Yaw Moment Control,DYC)以及主动转向等，但都是为了维持车辆行驶稳定，没有考虑将独立驱动车辆用于漂移运动。并且将车辆行驶空间定义在较小范围内，避免轮胎达到附着极限。控制算法将质心侧偏角限制较小范围内(例如6°)，没有拓展到极限运动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于纵向力预分配的自动漂移控制方法和系统，以实现独立驱动车辆的自动漂移运动，让普通人也可以使用专业车手掌握的漂移操作。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于纵向力预分配的自动漂移控制方法，包括以下步骤：

步骤S1、获取车辆的速度、横摆角速度、质心侧偏角；

步骤S2、计算出车辆纵向加速度和横向加速度

步骤S3、计算出车辆在漂移过程中后轴上由纵向运动产生的转移载荷与横向运动产生的转移载荷

步骤S4、计算实际后轴上的左轮垂向载荷、右轮垂向载荷：

考虑车辆后轴两个车轮的静载荷，分别减去/加上转移载荷，计算出实际后轴上的左轮垂向载荷和右轮垂向载荷；

步骤S5、通过求解三自由度车辆平衡等式，计算出预先设定的转向角δ下的参考后轴纵向力F_rx；

步骤S6、根据左右轮胎垂向载荷比值K，将后轴纵向力F_rx预分配到后轴左右两个车轮上：

后轴左轮分配到的纵向力F_rlx、后轴右轮配到的纵向力F_rrx为：

步骤S7、计算后轴左右车轮的输出扭矩：

后轴左轮的输出扭矩T_l：

后轴右轮的输出扭矩T_r：

进而调整施加在两个车轮上的扭矩。

一种基于纵向力预分配的车辆自动漂移控制系统，包括集成于汽车内部电子控制单元的横摆角速度传感器、质心侧偏角观测器，安装在车轮的速度传感器；所述速度传感器、横摆角速度传感器、质心侧偏角观测器均与处理器相连；处理器输出控制命令给车辆执行器；