[发明专利]一种基于四轮独立驱动电动车的转向稳定性控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于四轮独立驱动电动车的转向稳定性控制系统及方法，所述系统包括外部监测模块和中心控制模块；所述外部监测模块包括4个压力传感器、路面环境传感器、4个胎路检测仪、方向盘转角传感器、横摆角速度传感器和速度传感器，所述中心控制模块包括失稳装置和紧急状况处理执行系统。本发明同时考虑实时摩擦因数和动态载荷转移等因素，计算出实时状态下不断变化的理想转角和理想横摆角速度，跟踪理想值，解决稳定控制系统不能随状态改变而进行控制调节的问题，使控制系统更精确，更实际可用。本发明将转向失稳分为调节转角和横摆力矩调节两步进行，把跟踪算法和神经网络PID算法结合运用于转角稳定性控制中，极大提高转向稳定性。

技术领域

本发明涉及交通安全和电子领域，特别是一种基于四轮独立驱动电动车的转向稳定性控制系统及方法。

背景技术

四轮独立驱动电动车因其节能、高效、灵活的实时控制等特点备受关注。由于轮胎具有非线性的侧偏特性，当汽车转向行驶时，按照普通驾驶员的经验控制汽车，汽车很容易进入严重的不足转向或过多转向状态，这时驾驶员将很难控制汽车回到正常的行驶状态，汽车将失控而导致严重的交通事故。

目前，在四轮独立驱动电车转向安全方面，很少综合考虑转向失稳问题、也很少考虑载荷转移和四轮接触路面状态摩擦因数不同而导致的失稳。在现实情况中，车辆在转弯时很容易出现载荷不等的情况，也可能由于光照角度的差异造成路面的摩擦系数等不同，容易发生交通事故。另一方面，由于车辆在转向工况下容易出现失稳和侧翻现象，应针对不同车速进行相应合理的转角分配和横摆力矩分配，如果驾驶员没有及时进行转角调节，很容易发生事故。所以有必要寻找一种可以综合考虑载荷因素和四轮不同摩擦因素的车辆转向控制系统来改善车辆的转向稳定性，同时还能够实时监测车辆状态信息，确保车辆监测数据不在安全裕度内，能够发出危险警告并启动安全保护措施，从而保证车辆行驶安全性。

为了解决这一问题，本专利将跟踪算法和横摆力矩控制算法相结合，有效的解决了四轮毂独立驱动电车转向失控问题，同时极大地提高了车辆的转向稳定性。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种基于四轮独立驱动电动车的转向稳定性控制系统及方法，它能有效的解决转向失控问题，同时大幅度提高车辆的转向稳定性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于四轮轮毂独立驱动的转向稳定性控制系统，包括外部监测模块和中心控制模块；

所述的外部监测模块包括4个压力传感器、路面环境传感器、4个胎路监测仪、方向盘转角传感器、横摆角速度传感器和速度传感器，所述的4个压力传感器分别安装于车体靠近轮胎位置，路面环境传感器安装于车体前侧，4个胎路监测仪分别安装于车轮上用来监测路面摩擦因数和三个方向的受力情况，方向盘转角传感器安装在转向柱上，横摆角速度传感器装在正副驾驶座下边中间位置，速度传感器装在轮毂电机上；所述的压力传感器监测载荷压力，胎路监测仪采用磁场传感器与自动公路系统相呼应获得各轮胎摩擦系数和轮胎实时状态，方向盘转角传感器检测驾驶员转角情况；

所述的中心控制模块包括失稳装置和紧急状况处理执行系统。所述的中心控制模块将外部监测模块测得的数据经过计算，并判断是否未超过安全范围；如未超过安全范围但是有失稳情况，则失稳装置工作；如超过安全范围，则紧急状况处理执行系统工作，汽车制动。所述的失稳装置包括转角模糊处理器、转角机构处理器和横摆角速度控制器；所述的转角模糊处理器，用于确定转角机构的基本方向；所述的转角机构处理器包括理想转角计算模块、转向执行机构和跟踪算法控制器，用于计算和跟踪理想转角，控制执行器进行转角调节；横摆角速度控制器由理想横摆角速度计算模块和经过改进动量参数的神经网络PID控制器组成，安装在车体下部中央处；所述的紧急状况处理执行系统由力矩控制器组成，用来降低四个轮毂电机的转速，进行紧急制动。

一种基于四轮轮毂独立驱动的转向稳定性控制方法，包括以下步骤：

A、数据采集