[发明专利]一种四轮独立转向汽车的转向控制方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车转向控制技术领域，尤其是涉及一种四轮独立转向汽车的转向控制方法。

背景技术

随着汽车性能与行车速度的不断提高，汽车的转向稳定性和安全性一直是车辆动力学研究中的热点问题，尤其是高速转向时的稳定性和安全问题。作为一种重要的汽车转向控制技术，四轮转向技术自诞生以来便受到人们的广泛关注。与传统的前轮转向技术相比，四轮转向技术控制汽车的后轮与前轮一起参与转向运动，以此改善汽车高速转向时的稳定性以及低速转向时的机动性。按照控制方案的不同，四轮转向技术可以划分为三类：①主动后轮转向技术，又称为传统的四轮转向技术；②主动四轮转向技术；③四轮独立转向技术。

主动后轮转向技术中，汽车的前轮由驾驶员通过方向盘控制，后轮由转向控制系统根据车速和前轮转角进行控制。由于主动后轮转向控制系统只有后轮转角一个控制量，且其通常选择质心侧偏角或横摆角速度之一作为控制目标，对汽车的转向稳定性改善十分有限。

主动四轮转向技术结合了主动前轮和主动后轮转向技术，该种技术利用方向盘转角作为转向指令，由控制器根据方向盘转角同时计算汽车的前轮和后轮转角。主动四轮转向技术克服了主动后轮转向技术的缺点，可以同时满足质心侧偏角或横摆角速度两个指标。然而，主动四轮转向控制系统默认两前轮转角和两后轮转角各自相等，忽略了汽车转向时由于垂直载荷转移造成的各轮侧向力差异，未能通过合理分配轮胎侧向力实现转向稳定性的进一步提高。此外，单纯以方向盘转动体现转向意图，也忽略了汽车直线行驶时的微调校正过程，造成了能量的不必要消耗。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足而提供一种四轮独立转向汽车的转向控制方法，有效地解决四轮独立转向汽车的转向控制问题，提高轮胎侧向力利用率，改善四轮独立转向汽车的转向稳定性和安全性，同时降低汽车的转向能耗。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种四轮独立转向汽车的转向控制方法，该方法的具体步骤如下：

ⅰ)数据采集处理模块实时采集驾驶员转向意图信息和汽车状态参数信息，并对采集的驾驶员转向意图信息和汽车状态参数信息进行初步处理；

ⅱ)根据步骤ⅰ)的驾驶员转向意图信息和汽车状态参数信息，转向模式判别模块将当前状态下汽车的目标转向模式判别为调整模式、四轮模式、过渡模式Ⅰ或过渡模式Ⅱ中的一种；

ⅲ)根据步骤ⅰ)的驾驶员转向意图信息和汽车状态参数信息，车轮转角计算模块同时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；

ⅳ)根据步骤ⅱ)和步骤ⅲ)的结果，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，计算最终车轮转角数值，并将最终车轮转角数值传递至转向执行模块执行。

所述步骤ⅰ)中的数据采集处理模块分别与转向模式判别模块、车轮转角计算模块和转向执行模块相连，所述的转向模式协调模块同时连接转向模式判别模块、车轮转角计算模块和转向执行模块；

数据采集处理模块包括采集模块和处理模块两部分；

所述采集模块实时采集驾驶员转向意图信息和汽车状态参数信息；所述采集模块包括纵向车速传感器、侧向车速传感器、方向盘转角传感器、陀螺仪和车轮转角传感器；采集模块采集的驾驶员转向意图信息和汽车状态参数信息包括转向灯状态、实际车轮转角、方向盘转角δ_SW、纵向车速V_x、侧向车速V_y和横摆角速度ω_r；

所述处理模块对采集的驾驶员转向意图信息和汽车状态参数信息的初步处理是指进行国际单位转换和计算质心侧偏角β；

质心侧偏角β的计算公式为：β＝arctan(V_y/V_x)；

其中，V_x表示纵向车速，V_y表示侧向车速；

所述步骤ⅱ)中，转向模式判别模块根据实时采集处理的转向灯状态、纵向车速V_x、纵向车速阈值V_Tx、方向盘转角δ_SW和方向盘转角阈值δ_TSW信息，将汽车的目标转向模式判别为调整模式、四轮模式、过渡模式Ⅰ或过渡模式Ⅱ中的一种，并将结果传送至转向模式协调模块；

所述将汽车的目标转向模式判别为调整模式、四轮模式、过渡模式Ⅰ或过渡模式Ⅱ中的一种的具体判别的步骤如下：

101)判断汽车是否应转换为四轮模式，具体判断过程如下：