[发明专利]汽车四轮主动转向操纵控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及汽车转向控制技术领域，尤其是涉及一种适用于前后轮均能主动转向汽车即四轮转向汽车的汽车四轮主动转向操纵控制系统。

背景技术

汽车的操纵性是指汽车能够遵循驾驶员通过转向器及转向车轮给定的方向行驶，也就是维持直线行驶或能按照给定半径弯道进行转向的能力，操纵性的不良或丧失，将导致汽车侧滑、激转甚至倾覆等危险发生。

汽车在高速转向过程中，由于路面摩擦条件的限制经常会造成驾驶员不能准确控制车辆转向或车辆对驾驶员指令不能准确快速反应，导致出现侧滑或偏离预定行驶车道，甚至进入对方行驶车道从而发生碰撞、追尾或避让不及等交通事故。

汽车在转向过程中出现侧滑，是由于路面所能提供给车轮的侧向转弯力(侧向摩擦力)小于车辆由于作曲线运动而产生的离心力所致，汽车前、后轴侧滑的综合作用将导致车辆质心处速度方向与车辆纵向对称轴线产生夹角，即产生车体侧偏角，使得车辆不能按照给定弯道半径准确转向而偏离预定行驶车道，同时也将对驾驶员的前方视野造成不良影响，这都将对车辆的安全行驶造成重大影响。

汽车是否能按照预定半径弯道进行准确转向同时也与汽车转动的快慢，即车体转动角速度也有关联，车体转动角速度由地面作用于各轮胎上的侧向力对质心的横摆力矩决定。在转向过程中，过大或过小的横摆力矩将导致车辆的过多转向或较多的不足转向。过多转向是由较小的后轴侧向力引起，不足转向则由不足的前轴侧向力引起。当前轴地面侧向力饱和达到摩擦极限时，会产生车辆的“漂移”现象，转弯半径要比驾驶员期望的要大，车辆很难跟随预期的轨迹。当后轴地面侧向力饱和达到摩擦极限时，将产生车辆的“激转”现象，此时转弯半径比驾驶员期望的要小，车体产生了较大的侧偏角，将逐渐失去稳定性，驾驶员很难控制车辆，对于未加装主动转向控制系统的车辆具有极大的危险性。

因此可知，车体侧偏角与转动角速度是影响车辆转向操纵性能的两个主要指标，而传统的前轮转向汽车仅单纯依靠调整前轮转角则很难同时实现对二者的满意控制；但对于四轮转向汽车，如果利用方向盘转角来体现驾驶员的转向意图，然后通过主动调整汽车前、后轮转角来校正驾驶员期望转向状态与车辆实际转向状态的偏差则很容易实现对二者的综合控制，从而达到通过主动转向控制技术来改善车辆转向操纵性、提高行驶安全性的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种汽车四轮主动转向操纵控制系统，其设计合理且使用操作简便，能有效改善四轮转向汽车转弯时的操纵性问题，大大提高了汽车在会车、超车和弯道行驶时的安全性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种汽车四轮主动转向操纵控制系统，其特征在于：包括实时对驾驶员预定转向状态进行检测的驾驶员预定转向检测装置、实时对车辆实际转向状态进行检测的实际转向检测装置，以及对所述驾驶员预定转向检测装置和实际转向检测装置所检测信号进行分析比较并相应对前轮转向控制器和后轮转向控制器进行控制的电子控制单元；所述驾驶员预定转向检测装置和实际转向检测装置均与电子控制单元相接。

所述驾驶员预定转向检测装置包括实时对方向盘转角进行检测的方向盘转角传感器、实时对车辆行驶速度进行检测的行驶速度传感器，以及驾驶员预定转向控制器；所述驾驶员预定转向控制器为根据方向盘转角传感器和行驶速度传感器所检测信号并结合推算得出的车辆理想转向模型，相应分析处理得出驾驶员预定车体质心侧偏角与预定车体转动角速度的控制器；

所述方向盘转角传感器和行驶速度传感器均接驾驶员预定转向控制器。

所述实际转向检测装置包括实时对车体纵向加速度进行检测的纵向加速度传感器、实时对车体侧向加速度进行检测的侧向加速度传感器、实时对车辆行驶速度进行检测的行驶速度传感器，以及车辆实际转向控制器；所述车辆实际转向控制器为根据纵向加速度传感器、侧向加速度传感器和行驶速度传感器所检测信号并结合推算得出的车辆动力学模型，利用卡尔曼递推滤波方法相应分析处理得出实际车体质心侧偏角与实际车体转动角速度的控制器；

所述纵向加速度传感器、侧向加速度传感器和行驶速度传感器均接车辆实际转向控制器；所述纵向加速度传感器与侧向加速度传感器均安装在车体质心。

所述电子控制单元包括对驾驶员预定转向控制器和车辆实际转向控制器所输出信号进行比较和偏差运算的状态偏差控制功能模块，以及依据最优控制方法相应对前轮转向控制器和后轮转向控制器进行控制的主动转向最优控制功能模块；

所述方向盘转角传感器、驾驶员预定转向控制器和状态偏差控制功能模块均接主动转向最优控制功能模块；