[发明专利]机动车辆中的运动控制

说明书

本发明涉及一种用于控制致动器的方法，该致动器作用于机动车辆(1)的车轮，其中，该方法包括以下步骤：‑基于驾驶员设定(axd，δfd)确定要在该机动车辆的参考点上作用的力(Fxd，Fyd，Mzd)，‑凭借通过基于模型的预测控制(MPC)进行的第一动态分配，确定要在车轮上作用的车轮力(Fxid，Fyid)，以实施要在该机动车辆的参考点上作用的力(Fxd，Fyd，Mzd)，‑根据所确定的车轮力(Fxid，Fyid)确定车轮参数(Tmjd，Tbjd)的设定值，–控制机动车辆的致动器，以便实施所述车轮参数(Tmjd，Tbjd)的设定值。

本发明涉及一种用于控制作用于机动车辆车轮的致动器的方法。

对自动驾驶和手动驾驶的运动控制旨在满足未来对能效、安全性和行驶动力学性能的日益增长的要求。在此，软件旨在将所有可用的主动和半主动致动器(转向装置、制动器、驱动器和减振器)集成在集中的计算平台上并进行控制，以便通过这种方式提供和谐的驾驶体验。为此，必须尤其尽可能好地协调车辆的水平的纵向和横向动力学表现。

车辆的水平运动由每个时间点的车轮转向角和车轮力矩决定，所述车轮转向角和车轮力矩还决定了水平的轮胎力。另一个重要的方面是将运动命令指派给各个致动器。在所谓的超控制系统的情况下，控制变量的数量超过车辆运动的自由度的数量。

例如，DE 10 2009 049 635 A1描述了致动器多于自由度的车辆的运动控制，其中静态地直接为致动器分配操纵变量。行驶动力学控制器在此与致动器分配是分开的，这可能潜在地导致控制器的输出值无法实施。简单的、基于规则的分配(例如当今ESC控制系统中的车轮压力分配)被广泛使用。这些方法通常不能实现全局最优，因此不能充分发挥致动器的潜力。

因此，本发明的目的是，提供改进的运动控制。

该目的通过一种用于控制致动器的方法实现，该致动器作用于机动车辆的车轮，其中，该方法包括以下步骤：

基于驾驶员设定确定要在该机动车辆的参考点上作用的力，

凭借通过基于模型的预测控制进行的第一动态分配，确定要在车轮上作用的车轮力，以实施要在该机动车辆的参考点上作用的力，

根据所确定的车轮力确定车轮参数的设定值，以及

控制该机动车辆的致动器，以便实施这些车轮参数的设定值。

运动控制的概念基于逆动力学的原理。这意味着在考虑车辆的惯性性质的同时从期望的运动学运动回推，以便确定对应的受控变量，特别是动态轮胎力以及对应的车轮力矩和车轮转向角。为了补偿干扰变量，优选使用如合适的控制和干扰补偿等措施。在确定受控变量时，控制系统优选地被分成多个级联级别，这些级联级别通过明确定义的接口连接。

为了允许协调一致的致动器操作，可以使用基于优化的分配算法。

可能的车辆运动受一系列因素的影响：致动器和传感器的性能限值、道路状况、乘客舒适度和安全性、能源和排放、驾驶员的偏好以及基础设施因素。优选地，在控制系统的设计中，这些因素已经在最高级联级别被系统地考虑。根据本发明，还将包括连续预测能力。基于模型的预测控制的先进控制方法确保了这一点，该先进控制方法能够优化车辆运行并缩短更加复杂的车辆系统的上市时间。

根据本发明的预测性的优化方法控制行驶动力学和车轮动力学，并且允许约束被以简单的方式包括在优化中。这些约束尤其是由致动器的摩擦系数和局限性引起的对车轮力和行驶动力学的限制。这确保了纵向动力学和横向动力学在物理上可用的限度内是协调一致的。另外，关于行驶动力学变量和能量相关变量的优先级可以通过品质函数来提供。

在本发明的优选实施例中，驾驶员设定由虚拟驾驶员和/或辅助系统提供。这作为人类驾驶员的替代或补充而发生，人类驾驶员可以例如通过油门踏板、制动踏板和方向盘输入驾驶员设定。虚拟驾驶员可以另外指定用于运动控制的后轮转向角。