[发明专利]一种考虑不同驾驶员特性的车辆防侧翻控制方法

权利要求书

1.一种考虑不同驾驶员特性的车辆防侧翻控制方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)根据检测的驾驶员输入信号、车身状态信号，建立转向约束边界；针对不同类型驾驶员驾驶风格设置不同的侧翻约束边界；并由上述两个约束边界确定驾驶员防侧翻的临界安全监督区域；

2)根据所述步骤1)的临界安全监督区域，建立六种决策控制模式，利用不同类型驾驶员的侧翻约束边界、车辆实际横向位移与驾驶员预瞄位移的误差以及车辆跟踪理想路径的误差进行模式选择；通过模式切换，改变多目标控制输出；

3)结合所述步骤2)的决策控制模式，确定车辆动力学模型和驾驶员模型，建立模型预测控制器，采用模型预测控制的方法，建立协助驾驶员跟踪预期轨迹的主动转向控制器；

4)结合所述步骤2)的决策控制模式，计算侧翻临界状态下理想车速，采用滑模变结构控制，计算期望的刹车力，对各车轮进行制动，以实现期望的车速和防止产生额外的横摆力矩，建立主动制动控制器；

5)结合上述建立的主动转向控制器和主动制动控制器，根据步骤2)建立的决策控制模式，对驾驶员、主动转向控制器和主动制动控制器的控制权进行分配，实现多模式的防侧翻控制；

所述步骤1)中的临界安全监督区域具体确定步骤如下：

11)设置转向约束边界

车辆在稳态情况下车速、车辆转弯半径和侧向加速度关系为：

式中，R为车辆转弯半径；v_x为车辆纵向速度；a_y为车辆侧向加速度；r为车辆横摆角速度；

车辆在行驶过程中所达到驾驶员要求，将受车辆本身运动学特性和操纵动力学特性约束，根据二自由度模型可得：

ma_y+k_fα_f+k_rα_r＝0 (2)

式中，m为车辆质量；k_f和k_r分别为前后轮的侧偏刚度；α_f和α_r分别为前后轮侧偏角；I_z为车辆绕z轴旋转的转动惯量；a为车辆质心至前轴距离；b为车辆质心距后轴的距离；

由侧偏角公式得到：

式中，δ_f为前轮转角；

车辆处于稳态状态下车辆侧倾角由公式(2)和(3)得到：

代入公式(4)，可得：

代入公式(1)，可得：

由公式(7)，转向约束边界由最大前轮转角、车速进行表示：

式中，n₁为道路曲率1；δ_MAX为前轮转角的最大值；

12)建立侧翻约束边界

由侧翻指标得到防止侧翻的侧翻约束，不同的驾驶员其侧翻风险不同：

式中：为侧倾角速度增益；LTR^*为改进侧翻指标；

式(9)中车辆侧向加速度a_y表示为：

代入公式(1)可得：

由公式(11)，侧翻约束边界由侧翻指标阈值、车速进行表示：

式中，n₂为道路曲率2；LTR_b为侧翻指标阈值；

13)将上述转向约束边界和侧翻约束边界结合获得车速和道路曲率之间的关系，得到临界安全监督区域。