[发明专利]基于直觉驾驶理念的四轮独立转向独立驱动车辆控制系统

摘要

本发明提供的基于直觉驾驶理念的四轮独立转向独立驱动车辆控制系统，属于车辆控制系统技术领域，包括由整车控制单元、运动学控制单元及动力学控制单元组成的整车控制器，由仪表显示单元及用户指令单元组成的人机交互界面，由路面信息处理系统及车辆信息处理系统组成的次级信息处理系统，由摄像头/激光雷达及加速度计、速度传感器、转向角传感器组成的传感器，由各轮驱动电机控制器、各轮转向电机控制器及力反馈控制器组成的次级控制器，由各轮驱动电机、各轮转向机及方向盘组成的执行器；本系统稳定性高、可控自由度大、结构简单和成本低，通过传感器获得路况和周边环境信息，自动修正驾驶员控制指令，实现基于直觉的轻松驾驶。

主权项

1.一种基于直觉驾驶理念的四轮独立转向独立驱动车辆控制系统，其特征在于，应用于四轮独立转向且四轮电机独立驱动车辆上的车辆控制系统包括由整车控制单元、运动学控制单元及动力学控制单元组成的整车控制器，由仪表显示单元及用户指令单元组成的人机交互界面，由路面信息处理系统及车辆信息处理系统组成的次级信息处理系统，由摄像头/激光雷达及加速度计、速度传感器、转向角传感器组成的传感器，由各轮驱动电机控制器、各轮转向电机控制器及力反馈控制器组成的次级控制器，由各轮驱动电机、各轮转向电 机及方向盘组成的执行器；其中，整车控制器负责所述各单元的管理与协调；摄像头/激光雷达安装在车身上；加速度计、速度传感器、转向角传感器中的加速度计、速度传感器均安装在车架上，转向角传感器安装在车架上靠近车架与转向架相连的位置；各轮驱动电机安装在各轮轮毂内、各轮轮毂侧面或制动底板上，各轮转向电机安装在车架上靠近车架与转向架相连的位置，方向盘安装在驾驶员前方；仪表显示单元、用户指令单元均安装在驾驶员前方面板处；各器件的连接关系为：整车控制器内部，动力学控制单元、运动学控制单元、整车控制单元依次连接；整车控制单元分别与仪表显示单元和用户指令单元连接；摄像头/激光雷达，加速度计、速度传感器、转向角传感器，各轮驱动电机，各轮转向电机，方向盘分别通过路面信息处理系统，车辆信息处理系统，各轮驱动电机控制器，各轮转向电机控制器，反馈控制器与整车控制单元连接；在所述整车控制器内部，整车控制器单元与运动学控制单元连接，进而与动力学控制单元连接，整车控制单元将驾驶员所选择的驾驶模式传递给运动学控制单元，运动学控制单元将计算得到的各车轮合理转向角、整车转向中心与转弯半径传递给动力学控制单元，动力学控制单元将计算得到的各车轮合理力矩传递给运动学控制单元，运动学控制单元将计算得到的各车轮的转向角、各车轮的角速度与角加速度信息传递给整车控制单元；所述整车控制单元将从传统仪表盘中获得的传统仪表信息及从路面信息处理系统获得的周围地图、周围车辆车距、周围车辆速度信息传递给仪表显示单元进行显示，用户指令单元接受用户输入的驾驶模式指令并传递给整车控制单元；所述路面信息处理系统与摄像头/激光雷达连接，处理摄像头/激光雷达得到的图像信息并计算得到包括周围车辆位置、速度信息及路面障碍信息；路面信息处理系统将周围车辆的位置、速度信息及路面障碍信息反馈给整车控制单元；所述车辆信息处理系统与加速度计、速度传感器、转向角传感器连接，处理加速度计、速度传感器、转向角传感器得到的数据进而得到车辆自身的加速度和速度、以及各车轮的转向角信息；车辆信息处理系统将车辆自身的加速度和速度、以及各车轮的转向角信息反馈给整车控制单元；所述各轮驱动电机控制器与各轮驱动电机电性连接，并分别控制所述各轮驱动电机转动；各轮驱动电机控制器将从各轮驱动电机得到的电机转速信号反馈给整车控制单元；所述各轮转向电机控制器与各轮转向电机电性连接，并分别控制所述各轮转向电机转动；各轮转向电机控制器将从各轮转向电机得到的电机转角位置信号反馈给整车控制单元；所述力反馈控制器与方向盘连接，并控制方向盘的反馈扭矩；力反馈控制器将从方向盘得到的方向盘角度位置信息反馈给整车控制单元。