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原文传递一种基于车路协同的汽车主动转向控制系统及方法

专利名称：	一种基于车路协同的汽车主动转向控制系统及方法
摘要：	本发明提出了一种基于车路协同的汽车主动转向控制系统及方法。本发明包括基于车路协同的汽车主动转向控制系统。主动转向控制单元根据传感器采集的车辆周围信息和道路旁路基信号发射器发射的路面信息计算出车辆转弯的位置范围与理论车速及理论发动机转速；将理论车速、理论发动机转速分别传给节气门调节器、发动机转速控制器调节车速和发动机转速。车辆进行转弯时，系统检测到方向盘转角并将检测值传给主动转向控制单元，经过处理计算后得到转向附加角，并传给方向盘转角控制器，实现实时的主动转向控制。本发明基于车路协同思想，控制过程结合具体的道路信息，采用模型预测控制方法，有效提升车辆转弯的安全性、稳定性和可靠性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉理工大学
发明人：	贺宜;刘昊阳;孟治金;苏航;耿丹阳;祁钰茜
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201910192051.1
公开号：	CN109849900A
代理机构：	武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	薛玲
分类号：	B60W30/045(2012.01);B;B60;B60W;B60W30
申请人地址：	430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号
主权项：	1.一种基于车路协同的汽车主动转向控制系统，其特征在于，包括：包括方向盘转角传感器、发动机转速传感器、车速传感器、GPS导航模块、横摆角速度传感器、车载雷达、车辆端路基信号接收器、道路旁路基信号发射器、主动转向控制单元、方向盘转角控制器、发动机转速控制器、节气门调节器；所述主动转向控制单元分别与所述的方向盘转角传感器、发动机转速传感器、车速传感器、GPS导航模块、横摆角速度传感器、车载雷达、车辆端路基信号接收器、方向盘转角控制器、发动机转速控制器、节气门调节器通过导线依次连接。 2.根据权利要求1所述的基于车路协同的汽车主动转向控制系统，其特征在于，所述主动转向控制单元位于汽车前盖蓄电池旁，用于实时接收信息并实时反馈，从而实现转向的实时控制；所述方向盘转角传感器位于汽车转向轴上，用于检测驾驶员转动方向盘角度信号θ；所述发动机转速传感器位于发动机气缸靠近飞轮处，用于检测当前状况下发动机转速n；所述车速传感器位于驱动桥壳或变速器壳内，用于检测车速v；所述GPS导航模块位于汽车方向盘下部，用于车辆定位和提供路线信息；所述横摆角速度传感器位于，用于检测当前车辆转向角速度ω；所述车载雷达位于车头大灯下方，用于检测车辆周围障碍物及其距离；所述车辆端路基信号接收器位于汽车车顶，用于接收实时监测装置传输的道路静态信息道路曲率K、路面倾斜角β；所述道路旁路基信号发射器位于道路转角处提供道路静态信息道路曲率K、路面倾斜角β；所述方向盘转角控制器位于汽车转向轴上，用于调控方向盘转向角度；所述发动机转速控制器位于变速器箱内，用于调控发动机转速；所述节气门调节器位于进气管上的节气门旁，用于调控车辆车速。 3.一种利用权利要求1所述的基于车路协同的汽车主动转向控制系统进行权利要求1所述的基于车路协同的汽车主动转向控制方法，其特征在于，步骤1：当车载端路基信号接收器接收到道路旁路基信号发射器发送的即将进入直道信号时，主动转向控制单元通过汽车状态和路况信息计算理论车辆速度和理论发动机转速，将理论车辆速度与当前车辆速度进行偏差计算以控制节气门调节器，将理论发动机转速与当前发动机转速进行偏差计算以控制发动机转速控制器；步骤2：当车载端路基信号接收器接收到道路旁路基信号发射器发送的进入弯道信号时，主动转向控制单元通过汽车弯道状态以及和路况信息计算出车辆转向附加角、发动机转速调整值和车速调整值，分布根据车辆转向附加角、发动机转速调整值和车速调整值控制车辆行驶。 4.根据权利要求3所述的基于车路协同的汽车主动转向控制方法，其特征在于，步骤1中所述汽车状态为：主动转向控制单元接收来自发动机转速传感器传送的发动机转速信号n、车速传感器传送的车速信号v以及横摆角速度传感器监测的横摆角速度信号ω；步骤1中所述路况信息为：利用车载端路基信号接收器接收、道路旁路基信号发射器传出的道路曲率K、路面倾斜角β；步骤1中所述计算理论车辆速度和理论发动机转速为：利用三自由度线性动力学模型分别计算理论车速v0、理论发动机转速n0：其中，m为整车质量,Ix、Iz分别为整车质量绕车身重心X轴的转动惯量和绕Z轴的转动惯量；ω为由横摆角速度传感器检测的横摆角速度；φ为车辆侧倾角；α为质心侧偏角，kf、kr、ks为轮胎与转向角间的线性系数；vx为由车速传感器检测的车辆纵向速度；lf、lr分别为重心到前后轴的距离；h为重心高度，c和k分别为悬架阻尼系数和悬架等效刚度；θ为方向盘角度信号，Io为绕侧倾中心的转动惯量；N为传动系数，ia为曲轴与离合器齿轮传动比，ib为离合器与变速箱齿轮传动比，ic为变速箱与传动轴齿轮传动比；步骤1中所述将理论车辆速度与当前车辆速度进行偏差计算以控制节气门调节器为：理论车速v0与由车速传感器检测的当前车辆的速度进行对比，计算车速偏差信号Δν＝ν0-ν，并将车速偏差信号分配至节气门调节器从而调节车速v；将理论发动机转速与当前发动机转速进行偏差计算以控制发动机转速控制器为：理论发动机转速n0与发动机转速传感器检测的当前发动机转速n进行对比，计算出发动机转速偏差信号Δn＝n0-n，并将发动机转速偏差信号分配至发动机转速控制器，从而调节发动机转速n。 5.根据权利要求3所述的基于车路协同的汽车主动转向控制方法，其特征在于，步骤2中所述汽车弯道状态为：主动转向控制单元接收方向盘转角传感器传送的方向盘角度信号θ、发动机转速传感器传送的发动机转速信号n、车速传感器传送的车速信号v以及横摆角速度传感器监测的横摆角速度信号ω；步骤2中所述路况信息为：利用车载端路基信号接收器接收、道路旁路基信号发射器传出的道路曲率K、路面倾斜角β；计算出调整值车辆转向附加角、发动机转速调整值和车速调整值具体为：利用模型预测控制算法计算出调整值车辆转向附加角θ1、发动机转速调整值n1和车速调整值v1，具体如下：式中，m为整车质量,Ix、Iz分别为整车质量绕车身重心X轴的转动惯量和绕Z轴的转动惯量；ω为横摆角速度由所述横摆角速度传感器检测；φ为车辆侧倾角；α为质心侧偏角，kf、kr、ks为轮胎与转向角间的线性系数；vx为车辆纵向速度由所述车速传感器检测；lf、lr分别为重心到前后轴的距离；h为重心高度，c和k分别为悬架阻尼系数和悬架等效刚度；θ为方向盘角度信号，Io为绕侧倾中心的转动惯量；根据车辆三自由度模型引入状态量，得到控制系统的状态空间方程如下：式中，K为弯道曲率由所述道路旁路基信号发射器检测，β为道路倾斜率由所述道路旁路基信号发射器检测v为车速信号由所述车速传感器检测，n为发动机转信号速由发动机转速传感器检测，θ为方向盘角度信号由方向盘转角传感器检测，v1为车速调整值；n1为发动机转速调整值；θ1为车辆转向附加角；步骤2中所述分布根据车辆转向附加角、发动机转速调整值和车速调整值控制车辆行驶为：将车速调整值v1传给节气门调节器实现对车辆弯道行驶速度v的调节控制；将发动机转速调整值n1传给发动机转速控制器实现对发动机弯道转速n的调节控制；将车辆转向附加角θ1传给方向盘转角控制器实现对方向盘弯道角度θ的调节控制。
所属类别：	发明专利