车辆轨迹控制装置制造方法
【专利摘要】为了控制车辆(1)的轨迹，该装置包括用于接收代表了一条参考轨迹与该车辆的实际轨迹之间的偏差(ΨL，yL)的一个量的输入端(43，44)以及用于实时产生一个锁止角设定点(δr*)的至少一个输出端(46)，该锁止角设定点可应用于该车辆(1)的后车轮以便将该车辆保持在其参考轨迹上和/或将其返回至其参考轨迹。该装置的突出之处在于，该装置包括用于实时形成相对于所接收的每个偏差(ΨL，yL)以一个离线地量化的比例系数(kΨ，ky)线性地变化的偏转设定点(δr*)的一个模块(50)以便优化改变该偏置设定点(δr*)的方式、并且包括一个监督模块(48)，该监督模块是离线地参数化的以便在该监督模块(48)实时检测到有所计算出的、一个偏差(ΨL，yL)过阈值超调的风险时激活该形成模块(50)。
【专利说明】车辆轨迹控制装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种实时车辆轨迹控制激活产生装置。本发明还涉及一种装备有这种 装置的车辆。
【背景技术】
[0002] 本发明尤其解决的是对主动事故预防的需要。今天，由于意外偏离车道而造成的 事故仍占据显著的事故比例。为了增强乘客安全性，机动车辆设计师已经通过生产更耐冲 击且吸收显著比例的由撞击产生的能量的车辆而改善了被动预防性。主动预防涉及制造出 使得车辆能够估算其动态特性且识别其环境，以便具有反映其情形的风险衡量。于是可以 自动地或与驾驶员一起采取措施以便在缺乏警觉性、睡着、生病或无准备的外部事件（例 如出现疾风或道路很不平）的情况下将车辆保持在其车道中。这就是主动维持轨迹的安全 功能（"车道保持"或"避免偏离车道"）。
[0003] 从现有技术中获知的包括文件US7236884,该文件披露了用于机动车辆的车道偏 离预防设备。施加了制动力和/或转向控制来控制偏航速度以便在由于道路不平而造成偏 离的情况下使车辆返回至车道的中心。
[0004] 此文件中披露的方法和装置对前车轮的转向加以作用，这对于车辆驾驶员造成了 困扰。驾驶员在感觉上可能在他或她的方向盘上明显感觉到扰动。
[0005] 总体上在现有技术中，主动辅助是经由对前车轮的电动辅助转向或通过对车轮的 差动制动来提供的。在前一种情况下，驾驶员感觉到这种辅助干预了方向盘，这可能是令人 讨厌的或是一个迷惑的来源。在后一种情况下，产生了车辆的不想要的制动并且这个动作 可能被驾驶员错误地理解。而且，这种对制动的动作在时间和其出现方面不一定受限制，换 句话说，减少了要驾驶员同意的可能的制动动作的数目。这种对制动的动作使之不可能想 象正进行的车道保持辅助。
[0006] 针对主动轨迹维持功能实施自动动作的一个重要问题在于与驾驶员共享这种车 辆引导动作。
[0007] 伴随的一个问题是寻找适合于在改变车辆轨迹以防止偏离车道的主动自动动作 与其动作既非已知也不可预知的驾驶员的感觉之间获得良好折中的致动器。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是解决现有技术的这些问题，尤其是在有效性方面，而同时避免可 惜的能量损失。
[0009] 为了实现这个目的，本发明提出不与驾驶员使用同一个致动器以便不干扰他或她 并且避免如制动情况下那样的任何能量和速度的损失。
[0010] 为此，本发明的主题是一种用于控制车辆轨迹的装置，该装置一方面包括用于接 收代表了一条参考轨迹与该车辆的实际轨迹之间的一个或多个偏差的至少一个量的至少 一个输入端并且另一方面包括用于实时产生至少一个锁止角设定点的至少一个输出端，该 至少一个锁止角设定点可应用于该车辆的至少一个后车轮以便将所述车辆保持其参考轨 迹和/或将其返回至其参考轨迹，其特征在于该装置包括：
[0011] -用于实时产生相对于每个偏差以一个离线地量化的比例系数线性地改变的所述 锁止角设定点的至少一个模块，以便优化改变该锁止角设定点的方式；
[0012] -至少一个监督模块，该至少一个监督模块是离线地参数化的以便在该监督模块 实时检测到有所计算出的、至少一个偏差阈值超调的风险时激活该生成模块。
[0013] 有利地，所述监督模块包括用于在该生成模块的激活情况下实时确定至少一个偏 差的至少一个可实现最大值的器件，以便检测当所述可实现最大值大于或等于一个预定阈 值时的所述超调风险。
[0014] 特别地，该器件包括至少由在该装置的输入端处接收到的所述代表了一个或多个 偏差的量实时可寻址的并且包含与所述代表量的离散值相关联的这个或这些可实现最大 值的一组数据存储单元。
[0015] 更特别地，这个或这些可实现最大值是借助于一个基于对收敛矩阵的凸优化的搜 索程序而离线地计算出的，该收敛矩阵满足至少一个线性矩阵不等式，以使得所述这些可 实现最大值是等于所述收敛矩阵的对角元素的平方根。
[0016] 替代地，所述器件包括实时访问在该装置的输入端处接收到的所述代表了一个或 多个偏差的量并且包含了一个基于对收敛矩阵的凸优化的搜索程序的一组程序存储单元， 该收敛矩阵满足至少一个线性矩阵不等式，以使得所述这些可实现最大值是等于所述收敛 矩阵的对角元素的平方根。
[0017] 优选地，所述基于凸优化的搜索程序从一个覆盖了这个或这些偏差的一个最小起 始区开始。
[0018] 具体而言，所述最小起始区还覆盖了至少一个动态情况值。
[0019] 本发明的另一个主题是一种用于控制车辆轨迹的方法，该方法是通过由代表了该 车辆的一条参考轨迹与实际轨迹之间的一个或多个偏差的至少一个量来实时产生至少一 个锁止角设定点，该至少一个锁止角设定点可应用于该车辆的至少一个后车轮以便将所述 车辆保持在其参考轨迹上和/或将其返回至其参考轨迹，其特征在于，该方法包括以下步 骤，这些步骤在于：
[0020] -实时确定在一个锁止角设定点应用于该车辆的至少一个后车轮的情况下至少一 个偏差的至少一个可实现的最大值；
[0021]-实时产生何时所述可实现最大值大于或等于一个预定阈值，所述锁止角设定点 相对于所接收的每个偏差以一个离线地量化的比例系数发生改变以便优化改变该锁止角 设定点的方式从而将所述锁止角设定点应用于该车辆的至少一个后车轮。
[0022] 具体而言，该方法包括以下步骤，这些步骤在于：
[0023] _实时访问至少所述代表了一个或多个偏差的量；
[0024] _通过凸优化来搜索一个收敛矩阵，该收敛矩阵满足至少一个线性矩阵不等式，以 使得所述这些可实现最大值是等于所述收敛矩阵的对角元素的平方根。
[0025] 本发明的又一个主题是一种计算机程序，该计算机程序包括当所述程序在计算机 上执行时用于执行本发明要求保护的方法的这些步骤的多个程序代码指令。
[0026] 本发明的解决方案提供了以下优点。
[0027] 该车辆的后车轮根据一种闭环控制规律而转动，该闭环控制规律考虑了驾驶员在 方向盘上的动作以及车辆在车道中的位置。
[0028] 该转向后车轮的控制规律允许自动动作与驾驶员动作的同时存在以通过使得驾 驶员解脱出来的方式辅助所述驾驶员将车辆保持在车道的中心、并且在不存在驾驶员动作 的情况下使得能够避免意外的偏离车道。
[0029] 计算出的阈值超调风险使得有可能通过对驾驶员提供最大可能的自主性而限制 这种辅助的干预。
[0030] 该闭环控制规律是稳定的。
【专利附图】
【附图说明】
[0031] 通过阅读以下说明并参见附图，其他的特征和优点将变得清楚，在附图中：
[0032]-图1代表可以应用本发明的一种车辆，
[0033]-图2是遵从本发明的一种装置的简图，
[0034]-图3是对车辆的行驶进行建模的一个简图，
[0035]-图4是轨迹偏差的潜在趋势的一条曲线，
[0036]-图5示出了根据本发明的方法的步骤。
【具体实施方式】
[0037] 如图1中可见，车辆1包括底盘2、两个转向前车轮3和4以及两个转向后车轮5 和6,这些车轮通过一个未展示出的悬挂机构链接到底盘2上。
[0038] 车辆1补充带有一个转向系统7,该转向系统包括被安排在前车轮3与4之间的一 个齿条8、适合于使得前车轮3和4根据从未展示出的可供车辆驾驶员使用的方向盘机械地 或电子地接收的指令地通过齿条8来定向的一个齿条致动器9。
[0039] 该锁止角辅助控制系统10包括一个控制单元11、感测前车轮3和4的锁止角位置 的一个传感器12 (例如定位在致动器9上）、感测这些前车轮的旋转速度而使得有可能确定 车轮的速度V的一个传感器13、感测该车辆的偏摆速度
【权利要求】
1. 一种用于控制车辆（1)的轨迹的装置（40)，该装置一方面包括用于接收代表了一条 参考轨迹（30)与该车辆的实际轨迹之间的一个或多个偏差的至少一个量的至少 一个输入端（43,44)并且另一方面包括用于实时产生至少一个锁止角设定点（S j)的至 少一个输出端（46)，该至少一个锁止角设定点可应用于该车辆（1)的至少一个后车轮以便 将所述车辆保持在其参考轨迹上和/或将其返回至其参考轨迹，其特征在于，该装置包括： -用于实时生成相对于所接收的每个偏差（WyyJ以一个离线地量化的比例系数（kw， ky)线性地改变的所述锁止角设定点（Sj)的至少一个模块（50)，以便优化改变该锁止角 设定点（S r*)的方式； -至少一个监督模块（48)，该至少一个监督模块是离线地参数化的以便在该监督模块 (48)实时检测到有所计算出的、至少一个偏差（WpyJ阈值超调的风险时激活该生成模块 (50)。
2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述监督模块（48)包括用于在该生成模块 (5〇)激活的情况下实时确定至少一个偏差的至少一个可实现最大值wrx，yrx) 的器件，以便检测当所述可实现最大值（wrx，yrx)大于或等于一个预定的阈值时所述超 调风险。
3. 如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述器件包括至少由在该装置的输入端 (43,44)处接收到的所述代表了一个或多个偏差（WpyJ的量实时可寻址的并且包含与所 述代表量的离散值相关联的这个或这些可实现最大值一组数据存储单元。
4. 如权利要求3所述的装置，其特征在于，这个或这些可实现最大值是借 助于一种基于对收敛矩阵（M)的凸优化的搜索程序而离线地计算出的，该收敛矩阵满足至 少一个线性矩阵不等式，以使得所述这些最大值（^\max，yj，等于所述收敛矩阵（M)的对 角元素的平方根。
5. 如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述器件包括实时访问在该装置的输入端 (43, 44)处接收到的所述代表了一个或多个偏差（WpyJ的量并且包含一个基于对收敛矩 阵（M)的凸优化的搜索程序的一组程序存储单元，该收敛矩阵满足至少一个线性矩阵不等 式，以使得所述这些可实现最大值（&max，yrx)是等于所述收敛矩阵⑶的对角元素的平 方根。
6. 如权利要求4和5之一所述的装置（40)，其特征在于，所述基于凸优化的搜索程序 从覆盖了该一个或多个偏差的一个最小起始区（ZJ开始。
7. 如权利要求6所述的装置（40)，其特征在于，所述最小起始区（ZJ还覆盖了至少一 个动态背景值（v，P )。
8. -种用于控制车辆轨迹的方法，该方法是通过由代表了该车辆的一条参考轨迹与实 际轨迹之间的一个或多个偏差yj的至少一个量来实时产生至少一个锁止角设定点 (S #)，该至少一个锁止角设定点可应用于该车辆的至少一个后车轮以便将所述车辆保持 在其参考轨迹上和/或将其返回至其参考轨迹，其特征在于，该方法包括以下步骤，这些步 骤在于： -实时确定（101)在一个锁止角设定点（L*)应用于该车辆的至少一个后车轮的情况 下至少一个偏差的至少一个可实现的最大值（wrx，yrx); -实时生成（103)何时所述可实现最大值（^\max，yrx)大于或等于一个预定阈值，所 述锁止角设定点（L*)相对于所接收的每个偏差3〇以一个离线地量化的比例系数 (kw，ky)发生改变以便优化改变该锁止角设定点（Sj)的方式从而将所述锁止角设定点 (L*)应用于该车辆的至少一个后车轮。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，这些步骤在于： -实时访问（100)至少所述代表了一个或多个偏差的量； -通过凸优化来搜索（101) -个收敛矩阵（M)，该收敛矩阵满足至少一个线性矩阵不等 式，以使得所述这些可实现最大值（&max，yrx)是等于所述收敛矩阵⑶的对角元素的平 方根。
10. -种计算机程序，包括当所述程序在计算机上运行时用于执行如权利要求8和9之 一所述的方法的这些步骤的多个程序代码指令。
【文档编号】B62D6/00GK104411566SQ201380035566
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2013年5月2日 优先权日:2012年6月4日
【发明者】N·米诺尤埃纳凯, S·盖冈 申请人:雷诺股份公司