主动悬架控制方法、系统、设备及存储介质与流程
本发明涉及车辆自动控制领域，具体地说，涉及一种危险工况下的主动悬架控制方法、系统、设备及存储介质。
背景技术：
电子手刹系统(electricalparkbrake，epb)是取代传统拉杆手刹的电子手刹，电子手刹系统代替了传统的机械杠杆和轮胎钢索，能为司机提供更好的帮助，不会因驾驶者的力度而改变制动效果，同时，电子手刹系统把传统的拉杆手刹变成了一个触手可及的按钮。此系统也释放了前排座间的空间，在大多数汽车中，这部分空间有其他的用途。另外，在电子手刹系统中，制动力可调节，从而与纵向倾斜度设置的需求相匹配。汽车启动或加速时，按下按钮就会自动释放锁住刹车。
电子手刹系统相比机械手刹具有更加智能，并且即使在危险的情况下拉起epb，即开启电子手刹时，电子手刹控制器会请求监控汽车的行驶状的电子稳定程序系统(electronicstabilityprogram，esp)主动增压减速，当esp触发主动增压减速功能，通过液压制动的方式逐渐增加轮缸压强，使车辆逐渐降低速度，以避免出现车轮抱死的情况，同时，也避免车辆的甩尾以及其他危险情况。但是，在触发主动增压减速功能后，会产生剧烈的减速度(大约在6m/s)，车辆载荷会向前车轴转移，车辆会出现点头的姿态。
主动悬架是近十几年发展起来的、由电脑控制的一种新型悬架。主动悬架具有控制车身运动的功能。如当汽车制动或拐弯时的惯性引起弹簧变形时，主动悬架会产生一个与惯力相对抗的力，减少车身位置的变化。以空气悬架(主动悬架的一种)为例，空气悬架主要包括内部装有压缩空气的空气弹簧和阻尼可变的减震器两部分，与传统钢制汽车悬架系统相比较，空气悬架具有很多优势，最重要的一点就是通过控制空气弹簧的空气压缩机和排气阀门，其空气弹簧的弹性系数(相当于弹簧的软硬)是可调节的。例如，高速行驶时悬架可以变硬，以提高车身稳定性，长时间低速行驶时，控制单元会认为正在经过颠簸路面，以悬架变软来提高减震舒适性。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现要素：
针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种主动悬架控制方法、系统、设备及存储介质，该方法通过在增压减速前预先调控主动悬架，减少车辆预计的垂直载荷转移量，从而有效的利用地面附着力以提高制动效能，减少危险发生的概率。
本发明的实施例提供了一种主动悬架控制方法，所述主动悬架包括前悬架和后悬架，该方法包括以下步骤：
监控电子刹车控制器发出的信号，所述信号包括电子刹车控制器状态信号和电子手刹信号；
如果电子刹车控制器处于正常状态且电子手刹处于开启状态；则
所述电子刹车控制器发送刹车请求信号至悬架控制器；
根据车辆状况参数获得车辆的前悬架作动力ff和后悬架作动力fr的控制策略；
所述悬架控制器执行所述控制策略调节车辆的前悬架和后悬架，执行所述控制策略满足车辆在触发主动增压减速功能后，垂直载荷转移量小于第一载荷转移量阈值。
根据本发明的一实施例，所述车辆状况参数包括车辆的质心高度h、车辆的轴距l、车轮半径r、车辆质量mb、前悬架簧载质量muf、后悬架簧载质量mur、车身俯仰角θ、车身俯仰角变化率
根据本发明的一实施例，所述垂直载荷转移量δmf为：
根据本发明的一实施例，所述电子刹车控制器发送刹车请求信号给悬架控制器的同时，将发送刹车请求信号给esp，所述esp经过th时间后触发主动增压减速功能。
根据本发明的一实施例，在所述电子刹车控制器发送刹车请求信号给悬架控制器步骤前，还包括以下步骤：
判断车辆的行驶速度是否大于车速阈值；
如果行驶速度是否大于车速阈值，则所述电子刹车控制器发送刹车请求信号给悬架控制器。
根据本发明的一实施例，所述控制策略为线性二次调节器的控制算法。
根据本发明的一实施例，所述线性二次调节器包括最小化由下式定义的lqr函数：
其中：q1～q6为权重因子。
根据本发明的一实施例，所述电子刹车控制器发送刹车请求信号给悬架控制器的同时，将发送刹车请求信号给esp，所述esp经过th时间后触发主动增压减速功能，在所述esp触发主动增压减速功能前后，所述权重因子q1的值分别为q10和q11，其中q11＞q10。
根据本发明的一实施例，所述主动悬架采用如下动力学模型：
本发明的实施例还提供了一种主动悬架控制系统，其特征在于，包括控制模块、电子刹车控制器、悬架控制器、算法模块和监测模块，其中：
所述控制模块用于监控电子刹车控制器发出的信号，所述信号包括电子刹车状态信号和电子手刹状态信号；
所述控制模块判断电子刹车是否处于正常状态且电子手刹处于开启状态；
如果满足电子刹车处于正常状态且电子手刹处于开启状态，所述电子刹车控制器发送刹车请求信号给所述悬架控制器；
所述算法模块根据所述监测模块监测的车辆状况参数获得车辆的前悬架作动力ff和后悬架作动力fr的控制策略；
所述悬架控制器执行所述控制策略调节车辆的前悬架和后悬架，执行所述控制策略满足车辆在触发主动增压减速功能后，载荷转移量小于第一载荷转移量阈值。
本发明的实施例还提供了一种主动悬架控制设备，包括：
处理器；
存储器，其中存储有所述处理器的可执行指令；
其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行所述主动悬架控制方法的步骤。
本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储程序，其特征在于，所述程序被执行时实现所述主动悬架控制方法的步骤。
本发明的主动悬架控制方法通过电子刹车控制器的释放一个指示信息给悬架控制器，悬架控制器收到发出的信息后提前做好预调节以减少制动(突然减速)造成的突兀感，同时，由于减少突兀感以减少车辆的垂直载荷转移量为前提，而减少垂直载荷转移量可有效地增加车辆的地面附着力从而减小滑动率，采用本发明的车辆具有更好的制动性能。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理，通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例的主动悬架控制方法的流程图；
图2为本发明一实施例中触发主动增压减速功能前后的权重因子q1的变化流程图；
图3为本发明一实施例的主动悬架控制系统的结构示意图；
图4为本发明一实施例的主动悬架控设备的结构示意图；
图5为本发明一实施例的计算机可读存储介质的结构示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
图1为本发明一实施例的主动悬架控制方法的流程图，具体地来说，主动悬架包括前悬架和后悬架，该方法包括以下步骤：
s100、监控电子刹车控制器发出的信号，所述信号包括电子刹车控制器的状态信号和电子手刹信号。电子刹车控制器的状态信号有epbinitial、epbnormal和epberror三种，实际中，当能监控到电子刹车控制器发出的信号时，电子刹车控制器处于epbnormal或epberror状态。
s200、如果电子刹车控制器处于正常状态且电子手刹处于开启状态；则执行s300步骤：电子刹车控制器发送刹车请求信号给悬架控制器。
上述s200步骤中，即只有在电子刹车控制器处于ebpnormal状态下才认为电子刹车系统处于没有故障的可用状态。而电子手刹信号可以看成是电子手刹控制器是否接收到驾驶者拉起电子手刹要求开启电子手刹功能时的电平输入信号，如果收到，则认为电子手刹处于开启状态，反之，则认为电子手刹处于关闭状态。
需要说明的是，当驾驶者拉起电子手刹时，电子刹车控制器会请求监控汽车的行驶状的esp主动增压减速，即所述电子刹车控制器发送刹车请求信号给悬架控制器的同时，将发送刹车请求信号给esp，从esp接收刹车请求信号到esp真正触发主动增压减速功能，通常地需要一段时间，我们将这段时间定义为th，不同车型的th值不同，从几十毫秒至几百毫秒。
s400、根据车辆状况参数获得车辆的前悬架作动力ff和后悬架作动力fr的控制策略；所述车辆状况参数包括车辆的质心高度h、车辆的轴距l、车轮半径r、车辆质量mb、前悬架簧载质量muf、后悬架簧载质量mur、车身俯仰角θ、车身俯仰角变化率
s500、所述悬架控制器执行所述控制策略调节车辆的前悬架和后悬架，执行所述控制策略满足车辆在触发主动增压减速功能后，垂直载荷转移量小于第一载荷转移量阈值。
考虑制动系统增压减速功能开启后导致的质量转移(载荷转移)，即车辆在减速过程中，在惯性力作用下质心偏移引起垂直方向的变化，车辆的垂直载荷转移量δmf为：
其中，各个车型增压减速功能开启后的减速度
在本发明的一实施例中，步骤s300电子刹车控制器发送刹车请求信号给悬架控制器之前，也可以包括以下步骤：
判断车辆的行驶速度是否大于车速阈值，此处的车速阈值可以是15kph、30kph或者另一数值。如果行驶速度是否大于车速阈值，则所述电子刹车控制器发送刹车请求信号给悬架控制器。
上述根据车辆的行驶速度决定是否开启本发明的主动悬架控制方法的步骤，主要考虑的是车辆行驶速度小于设定的车速阈值时，在触发主动增压减速功能后是否可忽略车辆的垂直载荷转移量δmf带来的不良影响。本发明后续的控制策略也以车辆在增压减速后，垂直载荷转移量小于第一载荷转移量阈值为目标。
在本发明的实施例中，采用线性二次型调节器(linearquadraticregulator，lqr)的控制算法作为控制车辆的前悬架作动力ff和后悬架作动力fr的控制策略，lqr的控制算法可得到状态线性反馈的最优控制规律，易于构成闭环最优控制。lqr最优控制利用廉价成本可以使原系统达到较好的性能指标，而且方法简单便于实现。
实施例中，更具体地，所述线性二次调节器的lqr函数表示为下式：
其中，q1～q6为权重因子。根据控制理论，i取最小值时的控制是最优控制。上述的lqr的控制算法中的i为各个关键悬架参数的平方值加权至，因此，将从式1中得到的多组车辆悬架的参数分别带入式2的lqr函数中，对应于获得最小值i的那组车辆悬架的参数即为控制车辆的前悬架作动力ff和后悬架作动力fr的控制策略。
本在本发明的实施例中，主动悬架采用如下动力学模型：
将对应于获得最小值i的那组车辆悬架的参数带入式3-6中，即可以得到求出车辆的前悬架作动力ff和后悬架作动力fr函数。
根据不同车辆的悬架，可设定不同的权重因子q1～q6，不同的权重因子设定，对应于获得最小值i的车辆悬架的参数也不同，即会造成的前、后悬架作动力的不同。
本发明的一实施例中，电子刹车控制器发送刹车请求信号给悬架控制器的同时，将发送刹车请求信号给esp，所述esp经过th时间后触发主动增压减速功能，在所述esp触发主动增压减速功能前后，所采用的lqr函数的权重因子是不同的。在电子刹车控制器发送刹车请求信号给esp(触发主动增压减速功能前)时，主要是以减少轮胎的垂直载荷转移量为目标，因此，增加与垂直载荷转移量相关的权重因子q1、q2和q3的值，以减少esp增压时引起的剧烈俯仰，同时，车辆的前悬架作动力ff和后悬架作动力fr以获得式2的i最小值为目标，保证δmf在零附近。当触发主动增压减速功能后，则以减少车辆的俯仰角θ，即尽可能保证θ为0为目的，此时，将增大权重因子q1的值，即在所述esp触发主动增压减速功能前后，所述权重因子q1的值分别为q10和q11，且q11＞q10。实施例中，可通过在触发主动增压减速功能时，电子刹车控制器向悬架控制器发送一信号来改变控制策略中的各权重因子的取值，见图2的流程图，具体的步骤包括：
s601：判断悬架控制器是否收到电子刹车控制器发送的刹车请求信号；
如果收到，则s602权重系数q1的值取为q10；
再进入s603步骤，判断是否触发增压减速功能；
如果是，则s604权重系数q1的值取为q11。
需要说明的是，s300步骤中电子刹车控制器发送给悬架控制器的刹车请求信号是一个持续的信号，只要在刹车请求信号的存续期间，悬架控制器均采用控制策略控制车辆的前后悬架，但是，触发主动增压减速功能前后，策略控制中lqr函数的权重因子不同。
图3为本发明一实施例的主动悬架控制系统的结构示意图，该系统包括控制模块m100、电子刹车控制器m200、悬架控制器m200、算法模块m400和监测模块m500，其中：
所述控制模块m100用于监控电子刹车控制器发出的信号，所述信号包括电子刹车状态信号和电子手刹状态信号；
所述控制模块m100判断电子刹车是否处于正常状态且电子手刹处于开启状态；
如果满足电子刹车处于正常状态且电子手刹处于开启状态，所述电子刹车控制器m200发送刹车请求信号给所述悬架控制器m300；
所述算法模块m400根据所述监测模块m500监测的车辆状况参数获得车辆的前悬架作动力ff和后悬架作动力fr的控制策略；监测模块m500从车辆装备的各种传感器中获得车辆状况参数。
所述悬架控制器m300执行所述控制策略调节车辆的前悬架和后悬架，执行所述控制策略满足车辆在触发主动增压减速功能后，载荷转移量小于第一载荷转移量阈值。
下面参照图4来描述根据本发明的这种实施方式的电子设备600。图4显示的电子设备600仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图4所示，电子设备600以通用计算设备的形式表现。电子设备600的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元610、至少一个存储单元620、连接不同平台组件(包括存储单元620和处理单元610)的总线630、显示单元640等。
其中，存储单元存储有程序代码，程序代码可以被处理单元610执行，使得处理单元610执行本说明书上述电子处方流转处理方法部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。例如，处理单元610可以执行如图1中所示的步骤。
存储单元620可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(ram)6201和/或高速缓存存储单元6202，还可以进一步包括只读存储单元(rom)6203。
存储单元620还可以包括具有一组(至少一个)程序模块6205的程序/实用工具6204，这样的程序模块6205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
总线630可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
电子设备600也可以与一个或多个外部设备700(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备600交互的设备通信，和/或与使得该电子设备600能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口650进行。并且，电子设备600还可以通过网络适配器660与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器660可以通过总线630与电子设备600的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备600使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储平台等。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，用于存储程序，程序被执行实现分拣主动悬架控制方法的步骤。在一些可能的实施方式中，本发明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在终端设备上运行时，程序代码用于使终端设备执行本说明书上述电子处方流转处理方法部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。
参考图5所示，描述了根据本发明的实施方式的用于实现上述方法的程序产品800，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
综上所述，本发明提供了一种主动悬架控制方法、系统、设备及存储介质，该方法包括：监控电子刹车控制器发出的信号，所述信号包括电子刹车控制器状态信号和电子手刹信号；如果电子刹车控制器处于正常状态且电子手刹处于开启状态；则电子刹车控制器发送刹车请求信号给悬架控制器；根据车辆状况参数获得车辆的前悬架作动力ff和后悬架作动力fr的控制策略；所述悬架控制器执行所述控制策略调节车辆的前悬架和后悬架，执行所述控制策略满足车辆在触发主动增压减速功能后，垂直载荷转移量小于第一载荷转移量阈值。本发明的主动悬架控制方法，通过增加电子刹车控制器向悬架控制器发送信号，悬架控制器接收到信号至车辆真正增压减速前，按照一定的控制策略控制车辆的前悬架作动力ff和后悬架作动力fr，减少车辆减速造成的突兀感的同时，可以有效的利用地面附着力以提高制动效能。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一、第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
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