[发明专利]一种失控车辆再稳定的控制方法

权利要求书

1.一种失控车辆再稳定的控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤S1、获取传感器信息，利用重力加速度、车辆加速度、轮胎力信息建立路面模型，使用θ角和α角表征当前车身与路面的相对角度关系；其中，θ为路面法向量与世界坐标系Z轴的夹角，α为车头朝向和处于地面切平面上的重力分量的夹角；

步骤S2、依据车辆侧偏角的大小，同时结合后轮所受到的侧向力大小，判断车辆是否处于失控状态；如果是，则考虑重力分量建立车辆的漂移动力学模型，之后以当前车辆状态为初始条件，考虑环境边界，优化求取漂移稳态；

步骤S3、利用反馈控制方法按照步骤S2求得的稳态解控制车辆维持漂移稳态；

步骤S4、获取车道信息，计算车辆与道路的相对姿态，判断是否满足驶出漂移稳态的条件；如果是，则使用驶出控制方法控制车辆脱离漂移状态，进入正常行驶状态；

步骤S5、判断是否满足移交车辆控制权条件；如果是，则向驾驶员或者其他自动驾驶控制模块移交控制权；

其中，步骤S2中车辆的漂移动力学模型如下：

其中，车辆围绕车辆坐标系z轴的旋转角速度表示为则角加速度为车头朝向和处于地面切平面上的重力分量的夹角α、车辆重心速度V、车身侧偏角β关于时间的导数分别记为和各个车轮的转速及转速关于时间的导数分别记为ω_ij和i∈{F,R}，F表示前轮，R表示后轮，j∈{R,L}，R表示右轮，L表示左轮；I_z为车身绕车辆坐标系z轴的转动惯量，I_w为车轮的转动惯量，T_ij为施加在各车轮上的驱动力矩，i∈{F,R}，F表示前轮，R表示后轮，j∈{R,L}，R表示右轮，L表示左轮；r_w为车轮半径；δ为前轮转角；β为车辆侧偏角；D为同一轮轴上两轮的轮心距；L_f为重心与前轮轴水平距离；L_r为重心与后轮轴水平距离；

对于轮胎力F_ijx和F_ijy，表示为：

摩擦系数同样表示为类似函数：

计算载荷转移时，同样需要考虑重力分量的影响：

两个前轮垂向力合力为

两个后轮垂向力合力为

其中，h为车辆重心离地面高度；

若假设

由公式(12)和(13)，计算得到四个车轮的垂向力如下：

综上，在倾斜平面上考虑载荷转移的车辆的漂移动力学模型即被建立。

2.根据权利要求1所述的失控车辆再稳定的控制方法，其特征在于，步骤S1中θ角和α角的计算过程如下：

考虑到车辆本身的roll和pitch角，建立如下关系式：

ma_xcosφ_pitch＝∑F_ijx+mgsinθcosα (1)

ma_ycosφ_roll＝∑F_ijy+mgsinθsinα (2)

其中，m为车辆质量，g为重力加速度，θ为路面法向量与世界坐标系Z轴的夹角，α为车头朝向和处于地面切平面上的重力分量的夹角，φ_roll为车辆绕车辆坐标系x轴的旋转角度，φ_pitch为车辆绕车辆坐标系y轴的旋转角度，F_ijx,F_ijy为车轮所受到的纵向力和侧向力，i∈{F,R}，F表示前轮，R表示后轮，j∈{R,L}，R表示右轮，L表示左轮；a_x为车辆纵向加速度，a_y为车辆侧向加速度；

由(1)和(2)得到：

对θ进行判断，若|θ|≤θ_thres，则认为当前路面为绝对平面，此时α为任意值，其中θ_thres为预先设定的阈值；

若|θ|＞θ_thres，α按公式(4)求解：

α为与车头方向有关的变量，取值范围为(-π,π]，在局部范围内，θ与道路设计有关，认为是常量，取值范围应满足道路设计指标。