[发明专利]车辆稳定性控制器性能保守性的设计方法

说明书

本发明涉及一种车辆稳定性控制器性能保守性的设计方法，包括驾驶员模型建模和车辆稳定性控制策略方法，采用模糊控制逻辑作为核心车辆稳定性控制策略，同时提出并设计了一种改进型驾驶员模型，重点结合史密斯预估补偿算法对驾驶员延迟特性进行处理，通过改善驾驶员模型使得车辆稳定性控制系统可以根据驾驶员模型的补偿反馈量进行决策控制，提升控制器性能并降低控制器的保守性。

技术领域

本发明涉及一种车辆稳定性控制器，尤其是一种车辆稳定性控制器的设计方法。

背景技术

车辆稳定性控制系统是在汽车防抱死制动系统(ABS)和汽车驱动防滑控制系统(ASR)基础上发展起来的一种车辆主动安全系统。它主要是利用车载传感器或者控制器估计算法来获取当前车辆能够描述车辆动力学特性的状态参数，通过核心控制器去判断当前车辆的行驶稳定性，一旦车辆发生转向不足、转向过度的失稳情况甚至侧滑侧翻的临界危险工况时，一般这些失稳工况都是由于驾驶员操作不当或超出其能力范围，以及由于路面附着系数过低、横摆角速度响应滞后等因素造成的，一旦出现这种情况，控制器会做出使得车辆恢复稳定的最佳决策，控制各个车轮轮胎力的分配，从而改变当前车辆的行驶姿态直至稳定行驶。

驾驶员可视为车辆的顶层控制器和执行器，对车辆的操纵稳定性具有至关重要的影响。常规的车辆稳定性控制器并没有将驾驶员考虑到控制算法之中，导致设计控制器时忽略了驾驶员特征，只是单纯的提升控制器对于车辆稳定性的控制性能，实际上车辆的运动状态是由驾驶员操控方向盘、踏板等执行机构改变的，但在操纵车辆过程中驾驶员延迟、执行机构延迟会对车辆控制器产生影响，而驾驶员延迟相较于执行机构的延迟又是一个长延迟，主要是信号和能量在传递给控制器时产生滞后。因此在设计该类主动安全控制算法时，需要在人-车-路闭环控制系统的基础上进行，从而降低常规控制器保守性，并优化其控制性能。虽然，当前车辆稳定性控制系统也有结合驾驶员在环进行，但并没有深入研究并解决驾驶员反应延迟的问题。

因此，需要设计一种模糊控制逻辑作为核心车辆稳定性控制策略，同时提出并设计了一种改进型驾驶员模型，重点结合史密斯预估补偿算法对驾驶员延迟特性进行处理，通过改善驾驶员模型使得车辆稳定性控制系统可以根据驾驶员模型的补偿反馈量进行决策控制，提升控制器性能并降低控制器的保守性。

发明内容

本发明是要提供一种车辆稳定性控制器性能保守性的设计方法，通过改善驾驶员模型使得车辆稳定性控制系统可以根据驾驶员模型的补偿反馈量进行决策控制，提升控制器性能并降低控制器的保守性。

本发明的技术方案是：一种车辆稳定性控制器性能保守性的设计方法，包括驾驶员模型建模和车辆稳定性控制策略方法，其具体步骤为：

1.驾驶员模型建模

采用常规预瞄跟踪驾驶员模型，以及Smith预估补偿算法对驾驶员延迟进行处理，由驾驶员路径跟踪曲线图，可得到侧向位移偏差ε为：

ε＝y(t+T)-Ltanψ-y(t) (1)

其中，ψ表示车辆的航向角，L表示前视距离，由于|ψ|<<1，因此上述公式可改写为：

ε＝y(t+T)-Lψ-y(t) (2)

驾驶员通过获取车辆姿态信息和道路信息进行转向时，可以将驾驶员的这种预瞄决策到转动方向盘的过程用传递函数表示为：

式中h表示驾驶员比例控制增益系数，τ_r表示驾驶员微分增益系数，τp为驾驶员纯延时,s为拉氏变换算子。y(t)是t时刻车辆侧向位移，y(t+T)表示预瞄点在目标路径的侧向位置，δ为车辆方向盘转角；

根据建立的常规驾驶员预瞄跟踪模型以及车辆动力学相关知识，可得方向盘转角对应于y轴侧向位置的传递函数，其表达为：