模式；如果 方向盘转角小于设定的阈值，贝U认为汽车转向模式应转换为调整模式； 102) 设定时间步为Tp，将步骤101)的当前判断结果与上一时间步判断结果进行比较， 做出最终判定： 若当前判断结果为四轮模式，上一时间步判断结果为四轮模式，则目标转向模式判定 为四轮模式； 若当前判断结果为四轮模式，上一时间步判断结果为调整模式，则目标转向模式判定 为过渡模式I; 若当前判断结果为调整模式，上一时间步判断结果为四轮模式，则目标转向模式判定 为过渡模式II; 若当前判断结果为调整模式，上一时间步判断结果为调整模式，则目标转向模式判定 为调整模式； 103) 保存步骤101)的当前判断结果； 104) 输出目标转向模式。
5. 根据权利要求1所述的一种四轮独立转向汽车的转向控制方法，其特征在于： 所述步骤iii)中，车轮转角计算模块利用数据采集处理模块采集处理的驾驶员转向意 图信息和汽车状态参数信息计算调整模式下的车轮转角数值和四轮模式下的车轮转角数 值，并将结果传送至转向模式协调模块； 所述车轮转角计算模块包括调整模式车轮转角计算模块和四轮模式车轮转角计算模 块两部分； 所述调整模式车轮转角计算模块根据实时采集处理的方向盘转角Ssw，计算调整模式 下的车轮转角数值； 所述四轮模式车轮转角计算模块根据实时采集处理的方向盘转角Ssw、纵向车速Vx、质 心侧偏角0和横摆角速度计算四轮模式下的车轮转角数值。
6. 根据权利要求5所述的一种四轮独立转向汽车的转向控制方法，其特征在于： 所述计算调整模式下的车轮转角数值的具体计算过程为： 201) 根据方向盘转角5 ^以及设定的转向传动比i，计算前轴中心等效转角6 f'，所述 前轴中心等效转角5/的计算公式为：6f' = 6sw/i; 202) 根据前轴中心等效转角Sf'，计算内、外前轮转角Sif'、S。/，其计算公式如下：
其中，1表示前轮轮距，L表示轴距； 203) 如果汽车左转，此时内前轮为左前轮、外前轮为右前轮，则令Sfl' =Sif'， =S。/ ;如果汽车右转，此时内前轮为右前轮、外前轮为左前轮，则令6 fl' = 6。/，6 = 8if'； 其中，Sfl'表示调整模式下的左前轮转角，'表示调整模式下的右前轮转角； 204) 给定两后轮转角数值为0,具体地，令：S"' = 〇 ; 其中，表示调整模式下的左后轮转角，表示调整模式下的右后轮转角； 205) 输出调整模式下四个车轮转角的数值8 ；这里ij=fl,fr,rl,rr，其中fl表 示左前轮、fr表示右前轮、rl表示左后轮、rr表示右后轮。
7.根据权利要求5所述的一种四轮独立转向汽车的转向控制方法，其特征在于： 所述计算四轮模式下的车轮转角数值的具体计算过程为： 301) 根据方向盘转角Ssw以及设定的转向传动比i，计算参考前轮转角$，所述参考 前轮转角的计算公式为：6 ; 302) 根据纵向车速^和参考前轮转角$，计算汽车的理想横摆角速度和理想质心 侧偏角0d，计算公式如下：
且，
，丨《rd| 彡 |0.85 ?y?g/Vx 其中，Gu表示理想横摆角速度的稳态增益； K表示车辆的稳定性因数；tu表示惯性环节时间常数； y表示路面附着系数； g表示重力加速度； a、b分别表示汽车质心至前、后轴距离； S代表拉普拉斯算子； 303) 计算质心侧偏角0与理想质心侧偏角f3d，以及横摆角速度与理想横摆角速 度之间的差值，得到相应的质心侧偏角误差ee和横摆角速度误差e 304) 根据质心侧偏角误差efi、横摆角速度误差eu、纵向车速^和参考前轮转角A，利 用模型跟踪最优控制律计算前、后轮转角基值SF、，模型跟踪最优控制律如下：u= -R_1BTPe-R_1BT (AT-PBR_1BT) _1PBdud (3) +R_1Bt (At-PBR_1Bt)_1P(A-Ad)xd
其中，Iz表示汽车的横摆转动惯量；kf、b代表前、后轮侧偏刚度； m表示整车质量； P为黎卡提方程PA+Q+ATp-PBR-VP= 0的解； Q为控制参数； R为控制参数； 305) 计算车轮转角增值ASF1、ASF2、ASK1、ASK2，其公式如下：
其中，k代表车轮转角增值系数，其取值在（0, 0. 25]之间； 306)利用参考前轮转角巧，纵向车速Vx，纵向车速阈值VTx和横摆角速度误差eu，对汽 车运动状态进行判定；根据不同汽车运动状态，利用车轮转角基值SF、SK和增值ASF1、 ASF2、ASK1、A，以合理分配轮胎侧向力为目标，计算四轮模式车轮转角，具体如下： 当VTx，eu< 0时，判定汽车处于高速、左转、不足转向状态，采取的车轮转 角计算策略为
当Vx>vTx，6aaU,.多0时，判定汽车处于高速、左转、过度转向状态，采取的车轮转 角计算策略为：
当VTx，6<〇,eu< 0时，判定汽车处于高速、右转、过度转向状态，采取的车轮转 角计算策略为：
当vx>VTx，4<〇, 0时，判定汽车处于高速、右转、不足转向状态，采取的车轮转 角计算策略为：
当vx<VTx，eu< 0时，判定汽车处于低速、左转、不足转向状态，采取的车轮转 角计算策略为：
当vx<VTx，4 2 0, 0时，判定汽车处于低速、左转、过度转向状态，采取的车轮转 角计算策略为：
当vx<VTx，6<〇,eu< 0时，判定汽车处于低速、右转、过度转向状态，采取的车轮转 角计算策略为：
当vx<VTx，$<〇, 0时，判定汽车处于低速、右转、不足转向状态，采取的车轮转 角计算策略为：
其中，Sfl表示四轮模式下的左前轮转角，S&表示四轮模式下的右前轮转角，S^表 示四轮模式下的左后轮转角，表示四轮模式下的右后轮转角； 307)输出四轮模式下四个车轮转角的数值8ij;这里ij=fl,fr,rl,rr，其中fl表示 左前轮、fr表示右前轮、rl表示左后轮、rr表示右后轮。
8. 根据权利要求1所述的一种四轮独立转向汽车的转向控制方法，其特征在于： 所述步骤iv)中，根据汽车的目标转向模式、调整模式下的车轮转角数值和四轮 模式的下车轮转角数值Sm转向模式协调模块对汽车的目标转向模式进行协调转换，确定 汽车的执行转向模式，计算最终车轮转角并将计算结果传送至转向执行模块。
9. 根据权利要求8所述的一种四轮独立转向汽车的转向控制方法，其特征在于： 所述确定汽车的执行转向模式并计算最终车轮转角具体步骤如下： 401) 通过读取内部定时器工作标志，判断汽车的前转向模式是否为过渡模式且该过渡 模式未完成； 402) 如果内部定时器正在工作，此时不允许进行转向模式转换，读取保存的前转向模 式和定时器运行时间T并以前转向模式为执行转向模式，根据相应的计算策略计算最终车 轮转角数值； 403) 如果内部定时器并未工作，此时允许进行转向模式转换，对目标转向模式信息进 行判别： 当目标转向模式为过渡模式I时，启动定时器并保存过渡模式I为前转向模式，系统 以过渡模式I为执行转向模式，并按照过渡模式I的相应策略计算最终车轮转角final_ 其相应计算策略为：
其中，T代表定时器运行时间； Tt(rtal代表定时器设定的过渡模式总时长，Tt(rtal取值与转向模式判别模块中设定的时间 步Tp-致； 当目标转向模式为过渡模式II时，启动定时器并保存过渡模式II为前转向模式，系统 以过渡模式II为执行转向模式，并按照过渡模式II的相应策略计算最终车轮转角final_ 其相应计算策略为：
当目标转向模式为四轮模式时，系统以四轮模式为执行转向模式，并按照四轮模式的 相应策略计算最终车轮转角final_ Sm其相应计算策略为： final_ 8 ^.= 6u (7) 当目标转向模式为调整模式时，系统以调整模式为执行转向模式，并按照调整模式的 相应策略计算最终车轮转角final_ Sm其相应计算策略为： final_ 86 i, (8) 404) 输出最终车轮转角值final_ 8ij;这里ij=fl,fr,rl,rr，其中fl表示左前轮、 fr表示右前轮、rl表示左后轮、rr表示右后轮。
10. 根据权利要求1所述的一种四轮独立转向汽车的转向控制方法，其特征在于： 所述的步骤iv)中的转向执行模块，根据转向模式协调模块计算的最终车轮转角以及 数据采集处理模块实时采集处理的实际车轮转角，产生相应的控制指令，实现车辆转向。
【专利摘要】本发明属于汽车转向控制技术领域,涉及一种四轮独立转向汽车的转向控制方法，步骤如下：1)数据采集处理模块实时采集处理驾驶员转向意图信息和汽车状态信息；2)根据步骤1)的数据信息，转向模式判别模块判别目标转向模式为调整模式、四轮模式、过渡模式Ⅰ或过渡模式Ⅱ中的一种；3)根据步骤1)的数据信息，车轮转角计算模块计算调整模式下的车轮转角和四轮模式下的车轮转角；4)根据步骤2)和步骤3)的结果，转向模式协调模块确定汽车的执行转向模式，计算最终车轮转角并将其传递给转向执行模块执行；本发明有效地解决了四轮独立转向汽车的转向控制问题，提高了轮胎侧向力利用率，改善了汽车的转向稳定性和安全性，同时也降低了转向能耗。
【IPC分类】B62D113-00, B62D101-00, B62D133-00, B62D6-00
【公开号】CN104843057
【申请号】CN201510275512
【发明人】金立生, 高琳琳, 王发继, 王芳荣, 郑义, 李科勇, 程蕾, 杨诚, 刘辉, 陈梅, 张昊, 管信
【申请人】吉林大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月26日