[发明专利]一种考虑车内乘员晕动的车辆控制系统与方法

权利要求书

1.一种考虑车内乘员晕动的车辆控制系统，其特征在于，包括车辆运动状态感知模块、车辆状态估计模块、车内乘员状态感知模块、乘员晕动状态估计模块、约束生成模块、优化求解模块和车辆动作控制模块；

所述车辆运动状态感知模块，通过车载传感器，测量并估计车辆当前t₀时刻运动状态信息x_v(t₀)，包括车辆加速度矢量a(t₀)、角速度矢量ω(t₀)和车速u(t₀)；

所述车辆状态估计模块，含有车辆模型MV，接收当前t₀时刻车辆运动状态信息x_v(t₀)，以及上层传感器模块获得的车辆当前位置信息x_p(t₀)，结合优化求解模块迭代过程中输出的控制量序列u(t)，t∈[t₀，t₀+T_p]，用于预测未来T_p时段内的车辆运动状态x_v(t)和位置x_p(t)；

所述车内乘员状态感知模块，通过车内非接触式传感器，包括车内摄像头和座椅压力分布传感器，采集当前t₀时刻车内乘员和车辆间的相对姿态G(t₀)，通过车内的接触式生理信息传感器，包括心电、皮肤电和体温传感器，提取当前t₀时刻可用于表征乘员晕动的生理信息指标b(t₀)，并估计车内乘员的晕动状态x_m(t₀)；

所述乘员晕动状态估计模块，含有表征车内乘员晕动状态的乘员晕动模型MP，接收车内乘员的晕动状态x_m(t₀)，并结合预测的车辆未来T_p时段内的车辆运动状态x_v(t)和当前车内乘员和车辆间的相对姿态G(t₀)，预测未来T_p时段内的车内乘员晕动状态x_m(t)；

所述约束生成模块，接收t₀时刻车辆当前位置x_p(t₀)和车辆可通行区域，获得车辆位置约束g(x_p)、结合车辆运动极限的车辆运动状态约束h(x_v)以及车辆运动控制量的约束k(u)；

所述优化求解模块，根据减弱乘员晕动的目标设计优化目标函数J，接收车辆模型MV和乘员晕动模型MP的输出，以及约束g(x_p)、h(x_v)和k(u)，使用优化控制算法，不断迭代计算未来T_p时段内的控制量序列u(t)，直至求得最优控制序列u^*(t)，并输出当前时刻的最优控制u^*(t₀)，最优目标纵向加速度和最优目标转向轮转角δ^*(t₀)；

所述车辆动作控制模块，接收优化求解模块输出的最优控制u^*(t₀)，控制车辆的运动执行系统，运动执行系统包括驱动子系统、制动子系统和转向子系统，根据各子系统的响应特性，输出相应的控制指令，包括驱动踏板开度信号、制动踏板开度信号和转向驱动电机目标转矩，实现对u^*(t₀)的准确跟踪。

2.如权利要求1所述考虑车内乘员晕动的车辆控制系统，其特征在于，所述乘员晕动状态估计模块中，乘员晕动模型MP为基于晕动产生机理的数学模型或基于经验的数学模型。

3.如权利要求1所述考虑车内乘员晕动的车辆控制系统，其特征在于，所述车辆状态估计模块中，车辆模型MV使用离散非线性微分方程组表示，对任意t时刻的x_v(t)和x_p(t)均满足：

其中，Δt为计算时间步长。