[发明专利]用于管理底盘和传动系致动器的架构和基于模型预测控制的方法

说明书

一种用于管理机动交通载具的底盘和传动系致动器的系统包括执行程序代码部分的控制模块，程序代码部分：使传感器获得交通载具状态信息，接收驾驶员输入并基于驾驶员输入和交通载具状态信息生成期望动态输出，然后基于交通载具状态信息估计致动器动作，基于交通载具状态信息和估计致动器动作生成一个或多个控制动作约束，基于交通载具状态信息、一个或多个致动器的估计动作和控制动作约束来生成参考控制动作，并且整合交通载具状态信息、估计致动器动作、期望动态输出、参考控制动作和控制动作约束来生成落入预定义致动器容量范围内并确保交通载具的驾驶员控制的最佳控制动作。

技术领域

本公开涉及用于机动交通载具的控制系统，并且更具体地说，涉及用于精确建模汽轮子胎特性的系统和方法。

背景技术

静态和动态机动交通载具控制系统越来越多地用于管理多种多样的静态和动态机动交通载具性能特征。对于涉及轮胎打滑的具有挑战性的驾驶场景来说尤其如此。在许多具有挑战性的驾驶场景中，诸如轮子和/或车轴扭矩的控制动作应当以最佳方式分配，使得轮胎容量在纵向和横向方向上得到充分利用。典型的轮胎容量管理在车载计算平台或控制器和传感器内执行，包括惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)以测量机动交通载具如何在空间中移动，称为交通载具动态特性(Vehicle Dynamics)。IMU测量交通载具在三个轴上的加速度：x(向前/向后)、y(左右)和z(向上/向下)。IMU还测量机动交通载具围绕三个轴转动有多快，称为俯仰速率(围绕y)、偏航速率(围绕z)和滚动速率(围绕x)。车载计算平台或控制器使用测量数据来估计作用于交通载具上的力。

尽管当前分配轮胎力的系统和方法实现了其预期目的，但是仍需要新的且改进的轮胎力分配系统和方法，其允许在复杂的驾驶场景中增强交通载具稳定性，并且能够在轮胎/道路界面或接地面处生成增加的力，同时保持或降低成本和复杂性，减少校准工作，并且改进简便性，并且同时还提供增加的冗余性和鲁棒性。

发明内容

根据本公开的若干方面，一种用于管理机动交通载具的底盘和传动系致动器的系统包括设置在机动交通载具上的一个或多个传感器，一个或多个传感器测量关于机动交通载具的实时静态和动态数据。系统还包括设置在机动交通载具上的一个或多个致动器，一个或多个致动器改变机动交通载具的静态和动态特性。系统还包括具有处理器、存储器和输入/输出(Input/Output,I/O)端口的控制模块，处理器执行存储在存储器中的程序代码部分。程序代码部分包括使得一个或多个传感器获得交通载具状态信息的第一程序代码部分、接收驾驶员输入并基于驾驶员输入和交通载具状态信息生成期望动态输出的第二程序代码部分，以及基于交通载具状态信息估计一个或多个致动器的动作的第三程序代码部分。程序代码部分还包括基于第一程序代码部分和第三程序代码部分生成一个或多个控制动作约束的第四程序代码部分、基于交通载具状态信息、一个或多个致动器的估计动作和控制动作约束生成参考控制动作的第五程序代码部分，以及整合交通载具状态信息、一个或多个致动器的估计动作、期望动态输出、参考控制动作和控制动作约束以生成最佳控制动作的第六程序代码部分。最佳控制动作定义到机动交通载具的一个或多个致动器的修改后驾驶员期望动态输出控制信号，该信号落入预定义致动器容量的范围内并且在复杂的驾驶场景中最大化驾驶员对交通载具的控制。

在本公开的另一方面，一个或多个传感器还包括以下项中的至少一者：能够测量三个维度中的方位、加速度和速度的惯性测量单元(IMU)。一个或多个传感器还包括能够测量线性和旋转两个方面中的方位、位置、速度、加速度的半主动阻尼悬架(Semi ActiveDamping Suspension,SADS)传感器，以及能够测量机动交通载具的物理位置的全球定位系统(Global Positioning System,GPS)传感器。一个或多个传感器还包括轮子速度传感器、油门位置传感器、加速器位置传感器、转向位置传感器和轮胎压力监测传感器。

在本公开的又一方面，实时静态和动态数据还包括横向速度、纵向速度、偏航率、轮子角速度以及机动交通载具的每个轮胎上的纵向力、横向力和法向力。