[发明专利]提高重型多轴车辆车轮转向卡死时安全性的系统及方法

权利要求书

1.一种提高重型多轴车辆车轮转向卡死时安全性的系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，包括车轮转角传感器、车轮转速传感器、车速传感器和横摆角速度传感器；

理想模型计算模块，用于根据转向需求与数据采集模块采集到的整车参数，计算多轴车辆各车轮做纯滚动时的理想车轮转角、侧向力、纵向力及横摆力矩，并将转角信息发送给转向轮卡死判断模块；

转向轮卡死判断模块，通过车轮转角传感器检测车轮实际转角信号，并与计算得到的理想转角进行对比，判定转向轮是否卡死；

车辆运动控制模块，用于在转向轮卡死判断模块判定转向轮卡死时，通过控制轮胎力，进一步控制整车转向所需的侧向力、纵向力与横摆力矩，提高整车路径跟踪能力，避免整车在转向时转向轴发生卡死时的失稳现象。

2.一种基于权利要求1所述系统的提高重型多轴车辆车轮转向卡死时安全性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：在理想模型计算模块中建立多轴转向车辆的整车数学模型和轮胎力数学模型，根据数据采集模块采集到的车轮转角、车轮转速、车速、横摆角速度信息，计算多轴车辆各车轮做纯滚动时的理想车轮转角、侧向力、纵向力及横摆力矩，并将理想转角信息与实际转角信息发送给转向轮卡死判断模块，将理想侧向力、纵向力及横摆力矩信息发送给车辆运动控制模块；

步骤S2：当转向轮卡死判断模块判定车轮卡死时，根据实际转角信息与理想转角信息计算得到当前的转向卡死工况信息，随后车辆运动控制模块将卡死的车轮抱死，等待进一步调整轮胎力；

步骤S3：车辆运动控制模块将理想模型计算模块中求得的理想侧向力、纵向力与横摆力矩作为目标侧向力、纵向力与横摆力矩，并根据卡死工况选择性能优化目标，通过二次规划优化分配各车轮轮胎力；

步骤S4：车辆运动控制模块根据步骤S3得到的优化分配后的各车轮轮胎力，通过建立轮胎力模型，计算求得各轮胎力所需的转向轮转角；

步骤S5：各转向车轮调整至步骤S4中所得到角度，改变车辆的运动状态。

3.根据权利要求2所述的提高重型多轴车辆车轮转向卡死时安全性的方法，其特征在于，所述转向轮卡死判断模块中，若实际转角信号与理想转角反向，或同向且角度大于临界角度，则判定为转向卡死工况一；若实际转角信号与理想转角同向且角度小于临界角度，则判定为转向卡死工况二；所述临界角度由计算整车发生侧滑时的临界加速度得到。

4.根据权利要求2所述的提高重型多轴车辆车轮转向卡死时安全性的方法，其特征在于，理想侧向力F_Y、纵向力F_X及横摆力矩M_Z的获取方法为：

F_yil＝C_yα_il

F_yir＝C_yα_ir

当多轴车辆处于高速转向模式下时，不参与转向的车轮转角值为零值；

式中，F_Y为车辆沿Y轴方向的合力，F_X为车辆沿X轴方向的合力，M_Z为车辆绕Z轴方向的横摆力矩，I_Z为车辆绕Z轴的转动惯量，w_r为整车横摆角速度，M为整车质量，F_yil为第i轴左轮的侧向力，F_yir为第i轴右轮的侧向力，F_xil为第i轴左轮的纵向力，F_xir为第i轴右轮的纵向力，α_il,α_ir分别为第i轴左、右轮侧偏角，C_y为轮胎侧偏刚度，V_Y为质心速度V在Y轴上的分量，V_X为质心速度V在X轴上的分量，δ_il、δ_ir分别为第i轴左、右轮转角，k为多轴车辆的轴数，L_i表示车辆质心到第i轴的距离，在质心之前为正，质心之后为负，B表示车轮的轮距。