用于驾驶员命令解释器中可行状态确定的系统和方法与流程

本技术领域总体涉及车辆的控制系统，尤其涉及用于基于可行状态确定控制车辆的方法和系统。

背景技术：

主动安全系统或底盘控制系统被设计成改善机动车辆的操纵，例如，在驾驶员可能失去对机动车辆的控制的界限处。该系统经由横向加速度、旋转(偏航)和单独车轮速度，例如，通过转向、节气门和/或制动输入中的方向，比较驾驶员的意图与机动车辆的响应。该系统随后控制车辆，例如，通过制动单独前轮或后轮，通过使车轮转向和/或根据需要通过降低过量的发动机功率来帮助纠正转向不足(犁沟)或转向过度(摆尾行驶)。

这些系统使用几个传感器，以便确定驾驶员的意图，并确定驾驶员预期状态。其他传感器指示机动车辆的实际状态(机动车辆响应)。该系统比较驾驶员预期状态与实际状态，并决定，如果需要的话，调整机动车辆的致动器。

为了确定驾驶员预期状态，该系统包括驾驶员命令解释器。驾驶员命令解释器生成理想状态，并针对不同的驾驶和道路条件纠正该理想状态。为了确定理想状态，驾驶员命令解释器需要实际不可用的道路摩擦系数的精确值。理想状态技术上基于干燥道路上的车辆行为来限定。一组补片被用来补偿道路条件检测中的任何不确定性。这些补片的调谐非常耗时和昂贵。

相应地，希望提供改进的用于确定驾驶员预期状态和基于此控制车辆的方法和系统。此外，结合附图和前述技术领域及背景技术，通过随后的详细描述和所附权利要求，本发明的其他期望的特征和特性将变得显而易见。

技术实现要素：

提供用于控制车辆的部件的方法和系统。在一个实施例中，一种方法包括：接收从车辆感测的传感器数据；处理传感器数据以确定车辆的理想状态；处理传感器数据和车辆的理想状态以确定车辆的可行状态；以及基于至少一个可行状态，可选择地控制与车辆的主动安全系统或底盘系统相关联的至少一个部件。

在一个实施例中，一种系统包括非暂时性计算机可读介质。该非暂时性计算机可读介质包括第一模块，第一模块接收从车辆感测的传感器数据，并处理传感器数据以确定车辆的理想状态。非暂时性计算机可读介质进一步包括第二模块，第二模块处理传感器数据和车辆的理想状态，以确定车辆的可行状态。非暂时性计算机可读介质进一步包括第三模块，基于至少一个可行状态，第三模块可选择地控制与车辆的主动安全系统或底盘系统相关联的至少一个部件。

附图说明

示例性实施例将在后文结合下面的附图进行描述，其中，相同数字表示相同的元件，并且其中：

图1是车辆的功能框图，车辆包括具有根据各种实施例的可行运动确定系统的控制系统；

图2是示出了根据各种实施例的控制系统的数据流程图；以及

图3是示出了根据各种实施例的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面的详细描述在本质上仅仅是示例性的，且并不意欲限制应用和使用。此外，并没有意图受限于前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中提出的任何明确的或隐含的理论。应当理解，在所有附图中，对应的附图标记指示相似的或对应的零件和特征。如此处所使用的，术语模块表示任何硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器设备，独立地或以任何组合方式，包括但不限于：专用集成电路(asic)、电子电路、处理器(共享的、专用的或分组的)及执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或其他合适的提供所描述的功能性的部件。

此处可按照功能和/或逻辑块部件和各种处理步骤来描述实施例。应当明白，这种块部件可通过配置为实施指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件来实现。例如，实施例可采用各种集成电路部件，例如，存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表，或诸如此类，它们可以在一个或多个微处理器或其他控制设备的控制下实现各种各样的功能。另外，本领域技术人员将明白，实施例可结合任何数量的控制系统来实践，且此处所描述的车辆系统仅仅是一个示例实施例。

为了简明起见，此处可不详细描述与信号处理、数据传输、信号发送、控制以及系统的其他功能方面(以及系统的独立操作部件)相关的常规技术。此外，在此处包含的各个附图中示出的连接线旨在表示各个元件之间的示例功能关系和/或物理耦合。应当注意，在各种实施例中可出现很多替代的或附加的功能关系或物理连接。

现在参照图1，车辆12被示为包括根据各种实施例的可行状态确定系统10。尽管此处示出的附图描绘了带有元件的某些设置的示例，但是附加的中间元件、设备、特征或部件可出现在实际实施例中。还应当理解，图1仅仅是示意性的，且可不按比例绘制。

如图所示，车辆12包括控制模块14。控制模块14控制车辆12的一个或多个部件16a-16n。部件16a-16n可与车辆12的底盘系统或主动安全系统相关联。例如，控制模块14控制制动系统(未示出)的车辆部件16a-16n、车辆12的转向系统(未示出)和/或底盘系统(未示出)。

在各种实施例中，控制模块14包括至少一个处理器18、存储器20和一个或多个输入和/或输出(i/o)设备22。i/o设备22与一个或多个传感器和/或与车辆12的部件16a-16n相关联的致动器通信。存储器20储存可由处理器18实施的指令。储存在存储器20中的指令可包括一个或多个分开的程序，每个程序包含用于实现逻辑功能的可执行指令的有序列表。

在图1的示例中，储存在存储器20中的指令是主操作系统(mos)24的一部分。主操作系统24包括用于控制控制模块14的性能的逻辑，并提供调度、输入输出控制、文件和数据管理、存储器管理和通信控制，以及相关服务。在各种实施例中，指令进一步是此处描述的可行状态确定系统10和一个或多个部件控制系统26的一部分。

当控制模块14在操作中时，处理器18配置为执行储存在存储器20内的指令，以将数据传输到存储器20或从存储器20传输数据，并依照指令总体上控制车辆12的操作。处理器18可以是任何定制的或商业上可获得的处理器、中央处理单元(cpu)、与控制模块14相关联的几个处理器中的辅助处理器、基于半导体的微处理器(以微芯片或芯片组的形式)、宏处理器，或一般地任何用于执行指令的设备。

在各种实施例中，处理器18执行可行状态确定系统10以及一个或多个部件控制系统26的指令。可行状态确定系统10总体上确定给定驾驶员意图的车辆12的运动的一个或多个可行状态(也被称为可行驾驶员预期状态)。可行状态是给定特定道路条件的最能实现的状态，同时可维持车辆12的转向能力和稳定性。可行状态确定系统10随后向部件控制系统26提供可行状态，以生成控制信号来控制车辆部件16a-16n。由于可行状态即使在特定的道路条件下也能实现(例如，易打滑道路条件或其他道路条件)，改善了控制性能且控制调谐变得更加容易。

现在参照图2，并继续参照图1，数据流程图更加详细地示出了根据各种示例性实施例的可行状态确定系统10。可以明白，根据本公开，可行状态确定系统10的各种示例性实施例可包括任何数量的模块和/或子模块。在各种示例性实施例中，图2所示的模块和子模块可组合和/或进一步分割，以相似地确定车辆12的运动的可行状态，并基于此控制车辆12。在各种实施例中，可行状态确定系统10从与车辆12的部件16a-16n相关联的一个或多个传感器、从车辆12内的其他控制模块(未示出)和/或从控制模块14内的其他模块(未示出)接收输入。在各种实施例中，可行状态确定系统10包括理想运动计算模块30、中间控制模块32和转换器模块34。

理想运动计算模块30从与部件16a-16n相关联的传感器接收传感器数据36作为输入，诸如但不限于，转向角度数据、车轮速度数据、惯性测量单元传感器数据、油门踏板位置数据和/或制动踏板位置数据。理想运动计算模块30基于输入计算理想运动。在各种实施例中，理想运动包括理想偏航率和理想横向速度。理想偏航率可例如基于以下等式计算：

理想横向速度可例如基于以下等式计算：

在上述等式中，kus表示转向不足系数，δ表示道路上的转向角度，a、b分别表示前轴和后轴到cg之间的距离，m、l和u分别表示质量、轴距和车辆12的速度，且cr表示干燥道路上的后横向轮胎刚度。

中间控制模块32接收与部件16a-16n相关联的传感器数据36作为输入，诸如但不限于，转向角度数据、车轮速度数据、惯性测量单元传感器数据、油门踏板位置数据和/或制动踏板位置数据。中间控制模块32计算中间控制动作。例如，用于控制车辆偏航和侧滑的计算如下。可以明白，中间控制器可用于任何底盘控制或主动安全系统控制参数，且并不限于这些示例。

一开始，实施模型选择。在多种实施例中，两自由度自行车模型选择为：

之后，模型预测控制目标功能定义建立为：

e＝x-xd(6)

x和xd分别表示车辆实际和期望状态(来自初始等式的理想状态38)。

之后，模型预测控制建立为：

χ＝{x(0)|x(1)|…|x(n-1)}^t＝s^xx(0)+s^uu0+s^ww0；(7)

∈＝χ-χd；(9)

随后用于模型预测控制的最终解决提供为：

u0^*＝-h^-1g，以对u0^*的约束为条件。(12)

转换器模块34接收控制器设计输出40作为输入，其在上述示例中为偏航力矩调整。转换器模块34从控制器设计输出40计算可行状态42。例如，以下面的形式提供车辆：

随后可行状态42可从中间控制动作转换为：

u0^*(t)＝uic(t)表示中间控制动作。随后向一个或多个部件控制系统26提供可行状态x，用于生成控制信号。

现在参照图3，并继续参照图1和图2，流程图示出了一种用于确定可行状态42和基于此控制车辆12的一个或多个部件16a-16n的方法100。方法100可结合图1的车辆12实现，且可根据各种示例性实施例由图2的可行状态确定系统10实施。依据本公开可明白，方法100内的操作的顺序并不限于图3中示出的顺序执行，而是可以以可适用的并根据本公开的一个或多个变化顺序实施。可进一步明白，图3的方法100能够连续运行，可在车辆12的操作期间被调度为以预定时间间隔运行，和/或可基于预定事件被调度为运行。

在各种实施例中，该方法可在105处开始。传感器数据36在110处接收。估计理想状态，例如，如上述在120处讨论的那样。建立满足控制性能要求的中间控制器，例如，如上述在130处讨论的那样，并计算偏航力矩调整。中间控制器的输出随后使用车辆动态模型转换为可行状态，例如，如上述在140处讨论的那样。随后在150处向部件控制系统26提供可行状态，以基于此控制部件。之后，该方法可在160处结束。

尽管在上述详细描述中已经提出了至少一个示例性实施例，但应该明白，还存在大量的变型。还应明白，该示例性实施例或这些示例性实施例仅仅是示例，且并不意欲以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。而是，上述详细描述将给本领域技术人员提供用于实现该示例性实施例或这些示例性实施例的便捷的指引。应当理解，可对元件的功能及设置做出各种改变，而不脱离所附权利要求及其法律等价物阐述的本公开的范围。