在線性工作范圍下在線估計車輛側滑制造技術

一種用于在線性車輛工作范圍內估計車輛側滑的系統，其包括更新的前和后轉彎穩定性信號。所述系統包括第一狀態觀察器處理器，用于使用具有狀態反饋的自行車模型來產生偏航加速度和橫向加速度信號。所述系統進一步包括減法器，用于接收偏航加速度和橫向加速度信號以及所測量的偏航速率和橫向加速度信號，并且產生偏航加速度和橫向加速度誤差信號。參數估計處理器計算更新的前轉彎穩定性和后轉彎穩定性信號。所更新的前和后轉彎穩定性信號被送回到第一狀態觀察器處理器，并且由第二狀態觀察器處理器用來產生所估計的車輛側滑。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術總體上涉及一種用于估計車輛側滑的方法，并且尤其涉及 一種用于在線性車輛工作范圍內估計車輛側滑的方法，其中所述方法 包括使用具有狀態反饋的線性自行車模型來更新前和后轉彎穩定性信號。
技術介紹
各個車輛控制系統在本領域中是已知的，諸如路線保持系統，路 線改變系統和路徑跟蹤系統，用于改進驅動器便利性、安全性和舒適 性。這些控制系統典型情況下在線性車輛工作范圍內操作，其中車輛 狀態定義了車輛的工作情況。對于這些類型的控制系統來說，車輛側 滑是用于確定車輛動力、運動和控制的關4建狀態之一。車輛側滑凈皮定 義為在垂直于車輛縱向速度的方向上在車輛重心的橫向速度。車輛側 滑結合車輛縱向速度形成了在車輛行進方向上的車輛向量速度。車輛 控制系統計算車輛側滑來確定誤差使得可以控制所述車輛把所述側滑 減少到零。然而，很難準確地計算車輛側滑，這是因為在所述車輛的 線性工作范圍內車輛側滑一般非常小。測量所述車輛橫向速度以便確定側滑目前也祐:認為成本過高，從而是不切實際的。在本領域中已知三種方法來用于確定車輛側滑。這些方法有時祐二 定義為間接傳感器方法、直接傳感器方法和基于模型的方法。間接傳 感器方法通過積分來自現有傳感器的側滑速率來估計車輛側滑，所述 現有傳感器諸如偏航速率傳感器和橫向加速度傳感器。然而， 一般情 況下此方法缺點在于傳感器噪聲、漂移和累積的積分誤差。直接傳感器方法諸如通過基于GPS或照相機的系統來直接測量車 輛側滑。然而，此方法典型情況下具有緩慢的吞吐量，并且常常受天 氣和/或道路條件的影響，并且從而可能不適合于快速回路控制目的并 且可能不是任何時候都可靠?；谀Ｐ偷姆椒ㄖ辉谲囕v線性工作范圍內有效，但是優點在于更 加可靠并且更有經濟效益?；谀Ｐ偷膫然烙嫿Y果更平滑且連續，并且傳感器的要求沒有那么多限制。然而，基于模型的方法常常受到 模型不準確性、未知的道路表面及其它未知干擾的限制。
技術實現思路
依照本專利技術的教導，公開了一種用于在線性車輛工作范圍內估計 車輛側滑的系統，包括更新的前和后轉彎穩定性參數。所述系統包括 第一狀態觀察器處理器，用于使用自行車模型來產生偏航加速度和橫 向加速度信號。第一狀態觀察器處理器接收來自車輛速度傳感器和手輪(hand-wheel )角度傳感器的傳感器信號。所述系統計算偏航加速 度和橫向加速度并且把他們與所測量的偏航速率和橫向加速度信號相 比較以便產生偏航加速度和橫向加速度誤差信號。所述誤差信號被發 送到參數估計處理器，用于計算更新的前轉彎穩定性和后轉彎穩定性。 所更新的前和后轉彎穩定性被送回到第一狀態觀察器處理器，并且由 第二狀態觀察器處理器用來產生所估計的車輛側滑。所述系統包括邏 輯和數據健全(sanity)檢查處理器來確保在第二狀態觀察器處理器 使用它們之前所更新的前和后轉彎穩定性是有意義的并且滿足預定的 準則。結合附圖，根據以下描述和所附權利要求，本專利技術的附加特征將 變得清楚。附圖說明圖l是依照本專利技術實施例用于估計車輛側滑的系統的框圖；和 圖2是依照本專利技術實施例示出用于確定所更新的前和后轉彎穩定 性信號是否滿足預定準則的方法的流程圖。具體實施方式針對用于在車輛的線性工作范圍內估計車輛側滑的方法的本專利技術 實施例的以下論述實質上僅僅是示例性的，并且決不意在限制本專利技術 或其應用或使用。本專利技術的以下論述包括用于使用具有狀態反饋的自行車模型來在 線性車輛工作范圍內估計車輛側滑的技術以便提供更新的前和后轉彎穩定性。側滑估計過程使用來自車輛速度傳感器、偏航速率傳感器、橫向加速度傳感器和手輪角度傳感器的傳感器信號。本專利技術的側滑估 計過程提供多個優點，包括但不限于，使快速變化的狀態估計變為緩慢變化的參數估計以便增加可靠性和耐用性；通過考慮車輛非線性度 (諸如未建模的動力和未知的道路表面)的匯總效果來增加準確性； 監視估計結果；并且對傳感器信號噪聲和偏置提出不那么嚴格的要求。本專利技術使用自行車模式來計算車輛側滑。對于下面所論述的自行 車模型和計算來說，使用以下命名。m1:車輛的質量；Iz:慣性圍繞車輛重心的偏航力矩a:從重心到車輛前軸的距離；b:從重心到車輛后軸的距離；c:轉向系統順應性(compliance)系數；Cf:車輛前輪的相關穩定性；Cr:車輛后輪的相關穩定性；vx:車輛的前進速度；vy:車輛的橫向速度；r:車輛的偏航速率；5f:車輛前輪的轉向角；5r:車輛后輪的轉向角；5CS:轉向角系數；Ay:車輛的橫向加速度；c1:由于Fy而導致的懸掛操縱順應性系數；c2:由于Mz而導致的懸掛操縱順應性系數；d:輪胎收縮補丁的一半長度；Fy:車輛輪胎橫向力；Mz:車輛，合胎對準扭矩；和x:系統狀態變量。圖l是依照本專利技術實施例用于估計車輛側滑Vy的系統10的框圖，所 述系統將用于諸如上述的車輛控制系統中。系統10使用來自傳感器12 的傳感器信號來提供側滑估計。傳感器12旨在表示車輛速度傳感器、 車輛偏航速率傳感器、車輛橫向加速度傳感器和車輛手輪角度傳感器， 其都是上述車輛控制系統的 一部分。所述系統10包括狀態觀察器處理器14,用于接收為特定車輛預先確定的初始前轉彎穩定性Cf。和初始后轉彎穩定性Cr。。狀態觀察器處理器14包括自行車模型處理器16、反饋增益處理器18和減法器20。自行 車模型處理器16接收來自傳感器12的手輪角度信號5f和車輛速度信號 vx。自行車模型處理器16計算包括車輛偏航速率和橫向速度的車輛狀態 以及包括車輛偏航加速度和車輛橫向加速度的估計變量。來自自行車 模型處理器16的車輛偏航速率和來自傳感器12的偏航速率信號r被應 用于減法器20，所述減法器20產生被應用于反饋增益處理器18的誤差 信號。反饋增益處理器18向誤差信號施加增益L,所述誤差信號被發送 到自行車模型處理器16以便形成狀態。狀態觀察器處理器14的輸出包 括偏航加速度和橫向加速度信號f，其由自行車模型處理器16根據偏航 速率和橫向及縱向速度來估計。前轉彎穩定性Cf和后轉彎穩定性a如下 面所述被更新，并且由狀態觀察器處理器14用來產生偏航加速度和橫 向加速度信號f。狀態觀察器處理器14根據車輛橫向動力來定義偏航速率和橫向速 度的車輛狀態變量，如<formula>formula see original document page 9</formula>(1)其中，<formula>formula see original document page 9</formula>(2)<formula>formula see original document page 9</formula>(3)<formula>formula see original document page 9</formula>(4)<formula>formula see original document page 9</formula>(5)<formula>formula see original document page 9</formula>(6)<formula>本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于估計車輛的車輛側滑的系統，所述系統包括：　　　　車輛速度傳感器，用于提供所述車輛速度的車輛速度信號；　　　　車輛偏航速率傳感器，用于提供所述車輛偏航速率的偏航速率信號；　　　　車輛橫向加速度傳感器，用于提供所述車輛的車輛橫向加速度；　　　　手輪角度傳感器，用于提供手輪角度信號；　　　　第一狀態觀察器處理器，對所述車輛速度信號和手輪角度信號作出響應，所述第一狀態觀察器處理器產生偏航加速度和橫向加速度信號；　　　　減法器，對所述偏航加速度和橫向加速度信號作出響應，所述減法器產生偏航加速度和橫向加速度誤差信號；　　　　參數估計處理器，對所述偏航加速度和橫向加速度誤差信號作出響應，所述參數估計處理器產生更新的前轉彎穩定性信號和后轉彎穩定性信號，所述第一狀態觀察器處理器對更新的前和后轉彎穩定性信號作出響應；和　　　　第二狀態觀察器處理器，對更新的前轉彎穩定性信號和后轉彎穩定性信號作出響應，所述第二狀態觀察器處理器計算所估計的車輛側滑信號。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】US 2005-7-28 11/192,4231.一種用于估計車輛的車輛側滑的系統，所述系統包括車輛速度傳感器，用于提供所述車輛速度的車輛速度信號；車輛偏航速率傳感器，用于提供所述車輛偏航速率的偏航速率信號；車輛橫向加速度傳感器，用于提供所述車輛的車輛橫向加速度；手輪角度傳感器，用于提供手輪角度信號；第一狀態觀察器處理器，對所述車輛速度信號和手輪角度信號作出響應，所述第一狀態觀察器處理器產生偏航加速度和橫向加速度信號；減法器，對所述偏航加速度和橫向加速度信號作出響應，所述減法器產生偏航加速度和橫向加速度誤差信號；參數估計處理器，對所述偏航加速度和橫向加速度誤差信號作出響應，所述參數估計處理器產生更新的前轉彎穩定性信號和后轉彎穩定性信號，所述第一狀態觀察器處理器對更新的前和后轉彎穩定性信號作出響應；和第二狀態觀察器處理器，對更新的前轉彎穩定性信號和后轉彎穩定性信號作出響應，所述第二狀態觀察器處理器計算所估計的車輛側滑信號。2. 如權利要求l所述的系統，其中所述第一狀態觀察器處理器和 第二狀態觀察器處理器使用自行車模型和狀態反饋來產生所述偏航加 速度和橫向加速度信號以及所估計的車輛側滑信號。3. 如權利要求l所述的系統，其中所述第一狀態觀察器處理器進 一步對車輛轉向角度順應性信號作出響應以便產生所述偏航加速度和橫向加速度信號。4. 如權利要求l所述的系統，其中所述參數估計處理器使用遞歸 最小二乘方估計過程來確定更新的前轉彎穩定性信號和后轉彎穩定性 信號。5. 如權利要求l所述的系統，進一步包括用于對所述偏航速率信 號、橫向加速度信號、車輛速度信號、更新的前和后轉彎穩定性信號 以及所述偏航加速度和橫向加速度誤差信號作出響應的邏輯和數據健 全檢查處理器，所述邏輯和數據健全檢查處理器用于在更新的前轉彎穩定性信號和后轉彎穩定性信號被發送到所述第二狀態觀察器處理器 之前確定它們是否滿足預定準則。6. 如權利要求5所述的系統，其中所述邏輯和數據健全檢查處理 器確定更新的前轉彎穩定性信號和后轉彎穩定性信號是否會聚、所述 誤差信號是否處于穩定的狀態區域內、所述系統是否在預定義區域下 操作以用于參數估計以及所述誤差信號是否被最小化。7. 如權利要求l所述的系統，其中所述第一狀態觀察器處理器和 參數估計處理器在相對緩慢的回路上并且所述第二狀態觀察器處理器 在相對快速的回路上。8. —種用于估計車輛的車輛側滑的系統，所述系統包括 第一狀態觀察器處理器，對車輛狀態信號作出響應，所述第一狀態觀察器處理器使用所述狀態信號來產生偏航加速度和橫向加速度信 號；減法器，對所述偏航加速度和橫向加速度信號以及車輛狀態信號 作出響應，所述減法器用于產生偏航加速度和橫向加速度誤差信號； 和參數估計處理器，對所述偏航加速度和橫向加速度誤差信號作出 響應，所述參數估計處理器用于產生更新的前轉彎穩定性和后轉彎穩 定性信號。9. 如權利要求8所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：W鄧，H張，
申請(專利權)人：通用汽車環球科技運作公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]