專利名稱：車輛控制系統(tǒng)及車輛控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及車輛控制系統(tǒng)及車輛控制方法，更具體地，涉及這樣的車輛控制系統(tǒng)及車輛控制方法，所述車輛控制系統(tǒng)及車輛控制方法在未被利用附著范圍(附著充裕程度)大的通常區(qū)域通過僅控制前輪和后輪的轉(zhuǎn)向角而提供期望的車身力和橫擺力矩，從而抑制不必要的制動(dòng)，并能夠在所述通常區(qū)域之外的包括未被利用附著范圍小的限制區(qū)域的區(qū)域內(nèi)有效地進(jìn)行制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)控制與轉(zhuǎn)向控制的協(xié)調(diào)控制。
背景技術(shù)：
作為用于彼此獨(dú)立地控制所有四個(gè)待控制車輪的轉(zhuǎn)向角和制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)力的常規(guī)的技術(shù)，如日本未審定專利公開No.2004-249971中公開的用于以協(xié)調(diào)的方式控制每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角和制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)力的協(xié)調(diào)控制。該技術(shù)提供四個(gè)車輪的輪胎力的組合，該組合選自實(shí)現(xiàn)被施加到車身上的目標(biāo)合力和目標(biāo)橫擺力矩的四個(gè)車輪的輪胎力的組合，使得所選擇的組合最小化每個(gè)車輪的μ利用率(即，每個(gè)車輪的輪胎力與其最大值的比例)，即，最大化每個(gè)車輪的輪胎的未被利用附著范圍。此處應(yīng)注意到，μ利用率與未被利用附著范圍具有“未被利用附著范圍＝1-μ利用率”的關(guān)系。已知的用于以綜合的方式控制四個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角和制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)力的綜合控制邏輯提供了將四個(gè)車輪中具有最大的μ利用率的車輪的μ利用率最小化的算法，從而在所有四個(gè)車輪的輪胎力都被使用的區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)車身力和橫擺力矩的理論限制。從而，該已知技術(shù)使得能夠高效地利用輪胎力，非常有利于改進(jìn)車輛在未被利用輪胎附著范圍很重要或非常小的限制區(qū)域內(nèi)行駛時(shí)的動(dòng)態(tài)性能。
如果利用該已知技術(shù)的算法，在未被利用輪胎附著范圍很重要或非常小的限制區(qū)域內(nèi)可有效地控制車輛的動(dòng)態(tài)性能，但是轉(zhuǎn)向致動(dòng)器以及包括制動(dòng)致動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器在未被利用附著范圍大的通常區(qū)域以及所述限制區(qū)域內(nèi)都工作(被操作)。制動(dòng)致動(dòng)器的工作使得車輛的速度降低，在通常區(qū)域車速的降低可能使得駕駛員不舒服。如果操作驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器以彌補(bǔ)車速的降低，則燃料經(jīng)濟(jì)性或效率可能不期望地惡化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供這樣一種車輛控制系統(tǒng)及車輛控制方法，所述車輛控制系統(tǒng)及車輛控制方法在未被利用附著范圍大的通常區(qū)域通過僅控制前輪和后輪的轉(zhuǎn)向角而獲得期望的車身力和橫擺力矩，并且在包括未被利用附著范圍小的限制區(qū)域的區(qū)域(所述通常區(qū)域之外)，基于未被利用附著范圍連續(xù)地改變用于以組合的方式最優(yōu)地控制每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角和制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)力的綜合控制邏輯。
為了實(shí)現(xiàn)上述和/或其它目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種車輛控制系統(tǒng)，該車輛控制系統(tǒng)包括(a)第一控制變量計(jì)算裝置，該第一控制變量計(jì)算裝置用于基于包括作為參數(shù)的為實(shí)現(xiàn)駕駛員所期望的車身運(yùn)動(dòng)而待施加到車身的目標(biāo)合力以及每個(gè)車輪的摩擦圓的大小的約束條件，來計(jì)算第一控制變量或者包括該第一控制變量和第二控制變量的綜合控制變量，該第一控制變量用于控制每個(gè)車輪的制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)以最優(yōu)化車輪的μ利用率，該第二控制變量用于控制每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角；(b)第二控制變量計(jì)算裝置，該第二控制變量計(jì)算裝置用于計(jì)算用于通過僅控制每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角來實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)合力的每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向控制變量；以及(c)控制裝置，該控制裝置用于確定用于控制每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角、制動(dòng)力以及驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)的最終控制變量，以使得在μ利用率小的區(qū)域，與在μ利用率大的區(qū)域相比，在所述最終控制變量中，由第一控制變量計(jì)算裝置和第二控制變量計(jì)算裝置中的至少一個(gè)計(jì)算出的用于控制每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角的控制變量的比例大于用于控制每個(gè)車輪的制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)的控制變量的比例。
在本發(fā)明的上述方面的一個(gè)實(shí)施例中，控制裝置在μ利用率小的區(qū)域基于通過所述第二控制變量計(jì)算裝置計(jì)算出的轉(zhuǎn)向控制變量?jī)H控制每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角，在μ利用率大的區(qū)域基于通過第一控制變量計(jì)算裝置以及所述第二控制變量計(jì)算裝置計(jì)算出的第一或綜合控制變量以及轉(zhuǎn)向控制變量控制每個(gè)車輪的制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)以及每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角。
在本發(fā)明的上述方面的另一個(gè)實(shí)施例中，控制裝置在μ利用率小的通常區(qū)域基于通過所述第二控制變量計(jì)算裝置計(jì)算出的轉(zhuǎn)向控制變量?jī)H控制每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角，在μ利用率大的限制區(qū)域基于通過第一控制變量計(jì)算裝置計(jì)算出的綜合控制變量控制每個(gè)車輪的制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)以及每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角。此外，控制裝置在通常區(qū)域與限制區(qū)域之間的區(qū)域內(nèi)基于通過線性插值轉(zhuǎn)向控制變量和綜合控制變量得到的協(xié)調(diào)控制變量控制每個(gè)車輪的制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)以及每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角。
在上面所述的實(shí)施例中，可根據(jù)以下方程式對(duì)轉(zhuǎn)向控制變量和綜合控制變量進(jìn)行線性插值Cci＝ρCoi+(1-ρ)Csi其中，Cci是作為線性插值的結(jié)果而得到的協(xié)調(diào)控制變量，Coi是綜合控制變量，Csi是轉(zhuǎn)向控制變量，ρ是在從μ利用率小的通常區(qū)域到μ利用率大的限制區(qū)域的區(qū)域范圍內(nèi)根據(jù)μ利用率而從0到1變化的參數(shù)。
在上述實(shí)施例中，在未被利用附著范圍大(即，μ利用率小)的通常區(qū)域，基于轉(zhuǎn)向控制變量?jī)H控制每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角，因此，可減小制動(dòng)系統(tǒng)的操作頻率。此外，在未被利用附著范圍小(即，μ利用率大)的限制區(qū)域，基于綜合控制變量控制每個(gè)車輪的制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)以及每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角，并且，在通常區(qū)域與限制區(qū)域之間的區(qū)域內(nèi)基于通過線性插值綜合控制變量和轉(zhuǎn)向控制變量得到的協(xié)調(diào)控制變量控制每個(gè)車輪的制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)以及每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角。因此，可基于未被利用附著范圍(或μ利用率)通過連續(xù)地且最優(yōu)地組合轉(zhuǎn)向角與制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)力的綜合控制而最優(yōu)地控制每個(gè)車輪的輪胎的附著力。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在未被利用附著范圍大(即，μ利用率小)的區(qū)域，僅控制前輪和后輪的轉(zhuǎn)向角以獲得目標(biāo)車身力和橫擺力矩，從而可減小不必要的制動(dòng)操作。此外，在通常區(qū)域之外的區(qū)域(包括未被利用附著范圍小，即μ利用率大的限制區(qū)域)，可有效地進(jìn)行轉(zhuǎn)向控制與制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)控制的協(xié)調(diào)控制。


由下面結(jié)合附圖對(duì)本示例性實(shí)施例的說明可更清楚本發(fā)明的上述和/或其它目的、特征及優(yōu)點(diǎn)，附圖中相同的附圖標(biāo)記用于表示相同的部件，其中圖1是示出四輪車輛的車輛動(dòng)態(tài)模型的示意圖；圖2是示出根據(jù)圖1中的四輪車輛動(dòng)態(tài)模型產(chǎn)生的合力取向的坐標(biāo)系的示意圖；圖3是示出本發(fā)明的示例性實(shí)施例的框圖；圖4A至4C是示出圖3的實(shí)施例中采用的力和力矩分配算法的操作結(jié)果的視圖；圖5A和5B是示出在圖3的實(shí)施例的最優(yōu)分配控制和轉(zhuǎn)向協(xié)調(diào)控制下產(chǎn)生的輪胎力的仿真結(jié)果的視圖。
具體實(shí)施例方式
將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的示例性實(shí)施例。首先，說明本發(fā)明的原理。更具體地，將說明在未被利用附著范圍(下文將說明)大的通常區(qū)域采用的控制邏輯，在未被利用附著范圍小的限制區(qū)域采用的控制邏輯，以及在通常區(qū)域與限制區(qū)域之間的區(qū)域內(nèi)采用的控制邏輯。
上文提及的“μ利用率”表示輪胎與路面之間的摩擦相對(duì)于輪胎與路面之間可產(chǎn)生的最大摩擦力的利用程度，即，表示最大摩擦力的多大程度被利用?！唉汤寐省庇绍囕?或輪胎)產(chǎn)生的力與車輪的摩擦圓(下文將說明)之比表示。同時(shí)，未被利用附著范圍表示相對(duì)于車輪的摩擦圓，輪胎的附著力或附著范圍多大程度上未被利用，并具有“未被利用附著范圍”＝(1-μ利用率)的關(guān)系。未被利用附著范圍還可由車輪的自動(dòng)回正轉(zhuǎn)矩推出。
首先，說明在未被利用輪胎附著范圍大的通常區(qū)域僅控制轉(zhuǎn)向角以獲得目標(biāo)車身力(為實(shí)現(xiàn)駕駛員所期望的車身運(yùn)動(dòng)而要施加到車身的目標(biāo)合力)和目標(biāo)橫擺力矩的控制邏輯。在未被利用附著范圍大的通常區(qū)域，由于操作制動(dòng)器可能會(huì)使駕駛員感覺不舒適，即駕乘舒適性惡化，所以在駕駛員沒有進(jìn)行制動(dòng)操作的情況下不希望使控制系統(tǒng)操作制動(dòng)器(即，致動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng))。
為了在不致動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)的情況下獲得目標(biāo)車身力和橫擺力矩，需要控制每個(gè)車輪的橫向力以產(chǎn)生目標(biāo)車身力和橫擺力矩。兩個(gè)前輪和兩個(gè)后輪的橫向力Fyf、Fyr，施加到車身的橫向力Fy0以及橫擺力矩Mz0之間的關(guān)系由以下方程式(1)、(2)表示Fy0＝Fyf+Fyr…(1)Mz0＝lf Fyf-lr Fyr…(2)其中，lf是前軸與重心之間的距離，lr是后軸與重心之間的距離。
由上述方程式(1)、(2)求解兩個(gè)前輪和兩個(gè)后輪的橫向力而得出以下方程式(3)、(4)Fyf=lrFy0+Mz0lf+lr---(3)]]>Fyr=lfFy0-Mz0lf+lr---(4)]]>假設(shè)具有相等的橫偏角的左輪和右輪的橫向力與施加到每個(gè)車輪上的負(fù)荷成比例，則每個(gè)車輪的橫向力如下表示Fys1=Fz1Fz1+Fz2·lrFy0+Mz0lf+lr---(5)]]>Fys2=Fz2Fz1+Fz2·lfFy0+Mz0lf+lr---(6)]]>Fys3=Fz3Fz3+Fz4·lrFy0-Mz0lf+lr---(7)]]>Fys4=Fz4Fz3+Fz4·lrFy0-Mz0lf+lr---(8)]]>
其中，F(xiàn)ysi是每個(gè)車輪的橫向力(當(dāng)i＝1時(shí)左前輪，當(dāng)i＝2時(shí)右前輪，當(dāng)i＝3時(shí)左后輪，當(dāng)i＝4時(shí)右后輪)，F(xiàn)zi是施加到每個(gè)車輪的負(fù)荷。
因此，在僅控制轉(zhuǎn)向角的控制模式中，可使用如方程式(5)-(8)指示的每個(gè)車輪的橫向力作為轉(zhuǎn)向控制變量來控制每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角，以便提供在每個(gè)車輪中產(chǎn)生方程式(5)-(8)的橫向力的橫偏角。
用于僅控制轉(zhuǎn)向角的如上所述計(jì)算出的作為轉(zhuǎn)向控制變量的每個(gè)車輪的橫向力以及每個(gè)車輪的縱向力(Fxsi＝0)滿足由以下方程式(9)-(11)表達(dá)的約束條件Σi=14Fxsi=Fx0---(9)]]>Σi=14Fysi=Fy0---(10)]]>-Tf2(Fxs1-Fxs2)-Tr2(Fxs3-Fxs4)+lf(Fys1+Fys2)-lr(Fys3+Fys4)=Mz0---(11)]]>其中，Tf是前軸輪距(tread)，Tr是后軸輪距。
接下來，說明在未被利用附著范圍小的限制區(qū)域以組合或綜合的方式控制轉(zhuǎn)向角及制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)力的轉(zhuǎn)向及制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)綜合控制邏輯。
圖1示出四輪車輛動(dòng)態(tài)模型，其中為實(shí)現(xiàn)駕駛員所期望的車輛運(yùn)動(dòng)而分別在四個(gè)車輪處作為由輪胎產(chǎn)生的合力而施加到車身的力(合力)的方向θ，以及每個(gè)車輪的摩擦圓的大小(半徑)Fi是已知的。方向θ表示為合力的矢量與車輛的縱向之間形成的角度。該車輛模型用于，在確保目標(biāo)橫擺力矩的同時(shí)，獲得為提供最大的合力，即，為了最大化產(chǎn)生于車身的加速度(減速度)，而由每個(gè)車輪的輪胎產(chǎn)生的力的方向。每個(gè)車輪的輪胎力的方向由施加到車身的合力的方向與由單個(gè)車輪產(chǎn)生的力(即，由每個(gè)車輪的輪胎產(chǎn)生的力)的方向之間形成的角度qi表示。
每個(gè)車輪的摩擦圓是表示車輪的輪胎在不損失其附著的情況下允許車輛的動(dòng)態(tài)性能控制的極限的圓，摩擦圓的大小表示車輪(即，輪胎)與路面之間產(chǎn)生的摩擦力的最大值。摩擦圓可基于每個(gè)車輪的μ(摩擦系數(shù))估計(jì)值或假定值和施加于每個(gè)車輪的負(fù)荷得到。輪胎摩擦力是沿車輛行駛方向施加到輪胎的力(驅(qū)動(dòng)力或制動(dòng)力)與沿橫向(左或右方向)施加到輪胎的摩擦力的合力。當(dāng)沿行駛方向和橫向中任一個(gè)方向作用的摩擦力占到100％時(shí)，即，當(dāng)摩擦力的大小與摩擦圓的大小一致時(shí)，沿另一方向作用的摩擦力變?yōu)榱?。?yīng)注意，制動(dòng)力的方向與驅(qū)動(dòng)力的方向相反。此前所述摩擦力的范圍可一般以矢量圖中圓的形式表示，因此被稱為“摩擦圓”。
為了簡(jiǎn)化對(duì)控制邏輯的說明，如圖2中所示進(jìn)行標(biāo)號(hào)的替換。假定每個(gè)車輪(當(dāng)i＝1時(shí)左前輪，當(dāng)i＝2時(shí)右前輪，當(dāng)i＝3時(shí)左后輪，當(dāng)i＝4時(shí)右后輪)的限制摩擦圓的大小Fi是已知的，如圖2中所示，確定由每個(gè)車輪的輪胎產(chǎn)生的力的方向(由X軸與每個(gè)車輪產(chǎn)生的力之間形成的角度qi表示)，以均勻地最大化每個(gè)車輪的未被利用附著范圍同時(shí)獲得期望的橫擺力矩Mz0和車身力(縱向力Fx0，橫向力Fy0)。
為了得到每個(gè)車輪的輪胎力的方向，首先構(gòu)造用于實(shí)現(xiàn)期望的橫擺力矩和車身合力的約束或條件的模型。如果進(jìn)行坐標(biāo)變換，如圖2中所示，使得x軸沿所產(chǎn)生的合力的方向延伸，y軸沿垂直于合力方向的方向延伸，則每個(gè)輪胎的位置(x，y)＝(li，di)可如下表示l1＝Lf(12)l2＝Lf(13)l3＝-Lr(14)l4＝-Lr(15)d1=Tf2---(16)]]>d2=-Tf2---(17)]]>d3=Tr2---(18)]]>d4=-Tr2---(19)]]>此外，由每個(gè)車輪產(chǎn)生的力的方向qi(相對(duì)于X軸逆時(shí)針方向被設(shè)為正向)滿足以下由方程式(20)-(22)表示的約束條件，其中γ表示每個(gè)車輪的μ利用率。
γΣi=14Ficosqi=Fx0---(20)]]>γΣi=14Fisinqi=Fy0---(21)]]>γΣi=14Fi(-dicosqi+lisinqi)=Mz0---(22)]]>從方程式(20)、(22)中消去γ，得到Σi=14Fi{(-Fx0di-Mz0)cosqi+Fx0lisinqi}=0---(23)]]>與此類似，從方程式(21)、(22)中消去γ，得到Σi=14Fi{-Fy0dicosqi+(Fy0li-Mz0)sinqi}=0---(24)]]>然后，以下方程式(25)被定義為待最大化的評(píng)價(jià)函數(shù)。
J=(d0Fx0)2+(l0Fy0)2+Mz02γ---(25)]]>其中，d0和l0是用于使力與力矩的量綱一致的常數(shù)，并如下定義d0=Tf+Tr4---(26)]]>l0=Lf+Lr2---(27)]]>將方程式(20)-(22)代入方程式(25)，得到J=d02Fx0Σi=14Ficosqi+l02Fy0Σi=14Fisinqi+Mz0Σi=14Fi(-dicosqi+lisinqi)]]>=Σi=14Fi{(d02Fx0-diMz0)cosqi+(l02Fy0+liMz0)sinqi}---(28)]]>由于方程式(25)右側(cè)的分子是恒定的，如果找到使方程式(28)最大化的qi則γ最終最小化。因此，下面的問題1公式化為非線性最優(yōu)化問題。
問題1在滿足方程式(23)、(24)的約束條件的同時(shí)獲取使方程式(28)最大的qi。
在該實(shí)施例中，通過使用逐次二次規(guī)劃算法解決該非線性最優(yōu)化問題。
首先，將sinqi和cosqi近似線性化為sinqr＝sinqr0+cosqi0(qi-qi0)(29)cosqi＝cosqi0-sinqi0(qi-qi0)(30)從而方程式(23)、(24)的約束條件線性化為以下方程式(31)、(32)Σi=14Fi{(Fx0di+Mz0)sinqi0+Fx0licosqi0}qi]]>=Σi=14Fi{(Fx0di+Mz0)(qi0sinqi0+cosqi)+Fx0li(qi0cosqi0-sinqi0)}---(31)]]>Σi=14Fi{Fy0disinqi0+(Fy0li-Mz0)cosqi0}qi]]>=Σi=14Fi{Fy0di(qi0sinqi0+cosqi)+(Fy0li-Mz0)(qi0cosqi0-sinqi0)}---(32)]]>此外，如果sinqi和cosqi根據(jù)二次泰勒展開式近似為sinqi=sinqi0+cosqi0(qi-qi0)-sinqi02(qi-qi0)2---(33)]]>cosqi=cosqi0-sinqi0(qi-qi0)-cosqi02(qi-qi0)2---(34)]]>則方程式(28)的評(píng)價(jià)函數(shù)表示為J=Σi=14fi[-12{(d02Fx0-diMz0)cosqi0+(l02Fy0+liMz0)sinqi0}qi2]]>+{(d02Fx0-diMz0)(qi0cosqi0-sinqi0)+(l02Fy0+liMz0)(qi0sinqi0+cosqi0)}qi]]>+(d02Fx0-diMz0){(1-qi022)cosqi0+qi0sinqi0}]]>+(l02Fx0+liMz0){(1-qi022)sinqi0-qi0cosqi0}]]]>=Σi=14Fi{-12XDi(qi-Xi)2+Yi}---(35)]]>其中，Xi=XNiXDi---(36)]]>XNi＝(d02Fx0-diMz0)(qi0cosqi0-sinqi0)+(l02Fy0+liMz0)(qi0sinqi0+cosqi0)(37)XDi＝(d02Fx0-diMz0)cosqi0+(l02Fx0+liMz0)sinqi0(38)Yi=(d02Fx0-diMz0){(1-qi022)cosqi0+qi0sinqi0}]]>+(l02Fy0+liMz0){(1-qi022)sinqi0-qi0cosqi0}+XNi22XDi---(39)]]>
通過轉(zhuǎn)換變量使得pi=FiXDi(qi-Xi)---(40)]]>評(píng)價(jià)函數(shù)書寫為J=Σi=14(-12pi2+FiYi)=-12||p||2+Σi=14FiYi---(41)]]>其中，p＝[p1p2p3p4]T從而，該評(píng)價(jià)函數(shù)轉(zhuǎn)換為對(duì)于p的歐幾里德范數(shù)最小化問題。
此外，已近似線性化的約束條件表示為A11A12A13A14A21A22A23A24p=B1B2---(42)]]>其中，A1i=FiXDi·{(Fx0di+Mz0)sinqi0+Fx0licosqi0}---(43)]]>A2i=FiXDi·{Fy0disinqi0+(Fy0li-Mz0)cosqi0}---(44)]]>B1=Σi=14Fi[(Fx0di+Mz0){(qi0-Xi)sinqi0+cosqi0}]]>+Fx0li{(qi0-Xi)cosqi0-sinqi0}]---(45)]]>B2=Σi=14Fi[Fy0di{(qi0-Xi)sinqi0+cosqi0}]]>+(Fy0li-Mz0){(qi0-Xi)cosqi0-sinqi0}]---(46)]]>滿足方程式(42)的歐幾里德范數(shù)最小值解決方案是p=A11A12A13A14A21A22A23A24·B1B2---(47)]]>其中，A+是矩陣A的偽逆矩陣。當(dāng)A是列多于行的滿秩矩陣時(shí)，偽逆矩陣A+計(jì)算為A+＝(A·AT)-1AT(48)最后，得到由方程式(49)表達(dá)的關(guān)系式
q=diag1F1XD11F2XD21F3XD31F4XD4]]>·A11A12A13A14A21A22A23A24+·B1B2+X1X2X3X4---(49)]]>其中，q＝[q1q2q3q4]T根據(jù)逐次二次規(guī)劃算法，通過遞歸方法進(jìn)行收斂計(jì)算，在該遞歸方法中，通過利用由方程式(49)得到的qi再次進(jìn)行方程式(36)-(38)、(43)-(46)及(49)的計(jì)算。使用方程式(25)、(28)，對(duì)于使用由該算法得出的qi的情況，μ利用率計(jì)算為γ=(d0Fx0)2+(l0Fy0)2+Mz02Σi=14Fi{(d02Fx0-diMz0)cosqi+(l02Fy0+liMz0)sinqi}---(50)]]>最后，得出在轉(zhuǎn)向及制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)綜合控制下由每個(gè)車輪產(chǎn)生的輪胎力的方向以及μ利用率計(jì)算出的每個(gè)車輪的縱向力和橫向力為Fxoi＝γFicosqi(51)Fyoi＝γFisinqi(52)如果參照用于說明僅控制轉(zhuǎn)向角的控制的坐標(biāo)系來解釋，則轉(zhuǎn)向及制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)綜合控制邏輯設(shè)計(jì)成通過利用每個(gè)車輪的摩擦圓來均勻地最小化每個(gè)車輪的μ利用率并同時(shí)滿足由以下方程式表達(dá)的約束條件Σi=14Fxoi=Fx0---(53)]]>Σi=14Fyoi=Fy0---(54)]]>-Tf2(Fxo1-Fxo2)-Tr2(Fxo3-Fxo4)+lf(Fyo1+Fyo2)-lf(Fyo3+Fyo4)=Mz0---(55)]]>其中，F(xiàn)xoi是根據(jù)轉(zhuǎn)向及制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)綜合控制邏輯得到的每個(gè)車輪的縱向力，F(xiàn)yoi是根據(jù)轉(zhuǎn)向及制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)綜合控制邏輯得到的每個(gè)車輪的橫向力，F(xiàn)x0是施加到車身的目標(biāo)縱向力，F(xiàn)y0是施加到車身的目標(biāo)橫向力。在車輛的重心位于原點(diǎn)且x軸沿車輛的縱向延伸的x-y坐標(biāo)系中，通過計(jì)算為實(shí)現(xiàn)駕駛員所期望的車身運(yùn)動(dòng)而施加到車身的目標(biāo)合力的x軸分量和y軸分量，得到目標(biāo)車身縱向力Fx和目標(biāo)車身橫向力Fy。
在通常區(qū)域與限制區(qū)域之間的區(qū)域內(nèi)，根據(jù)未利用范圍協(xié)調(diào)上述控制邏輯。在這種情況下，同樣，必須滿足上面關(guān)于用于通常區(qū)域的控制邏輯和用于限制區(qū)域的控制邏輯所說明的約束條件。在該實(shí)施例中，用于協(xié)調(diào)如上所述僅控制轉(zhuǎn)向角的控制邏輯與轉(zhuǎn)向及制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)綜合控制邏輯的參數(shù)ρ如下定義ρ=0(0≤γ<0.3)γ-0.30.6(0.3≤γ<0.9)1(0.9≤γ≤1)---(56)]]>其中，γ是當(dāng)進(jìn)行最優(yōu)控制時(shí)得到的μ利用率。盡管在以上方程式(56)中參數(shù)ρ是基于當(dāng)進(jìn)行最優(yōu)控制時(shí)得到的μ利用率計(jì)算的，參數(shù)ρ也可使用在僅對(duì)轉(zhuǎn)向角進(jìn)行的控制中得到的每個(gè)車輪的μ利用率γsi的最大值maxγsi由以下方程式(57)表示ρ=0(0≤maxγsi<0.3)maxγsi-0.30.6(0.3≤maxγsi<0.9)1(0.9≤maxγsi≤1)---(57)]]>其中，maxγsi≈max|Fysi|/(Fzi·μ)。
然后，使用上面定義的參數(shù)ρ，通過線性插值根據(jù)轉(zhuǎn)向及制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)綜合控制邏輯得到的綜合控制變量與根據(jù)僅控制轉(zhuǎn)向角的控制邏輯得到的轉(zhuǎn)向控制變量而定義協(xié)調(diào)控制邏輯，如以下方程式(58)、(59)所示。
Fxci＝ρ·Fxoi+(1-ρ)Fxsi…(58)Fyci＝ρ·Fyoi+(1-ρ)Fysi…(59)其中，F(xiàn)xci是在協(xié)調(diào)之后每個(gè)車輪的縱向力的目標(biāo)值，F(xiàn)yci是在協(xié)調(diào)之后每個(gè)車輪的橫向力的目標(biāo)值。如上所示的協(xié)調(diào)控制邏輯滿足以下約束條件
Σi=14Fxoi=Σi=14(ρ·Fxoi+(1-ρ)Fxsi)=ρΣi=14Fxoi+(1-ρ)Σi=14Fxs2]]>=ρ·Fx+(1-ρ)Fx=Fx---(60)]]>Σi=14Fyci=Σi=14(ρ·Fyoi+(1-ρ)Fysi)=ρΣi=14Fyoi+(1-ρ)Σi=14Fysi]]>=ρ·Fy-(1-ρ)Fy=Fy---(61)]]>-Tf2(Fxo1-Fxo2)-Tf2(Fxo3-Fxo4)+lf(Fyo1+Fyo2)-lr(Fyo3+Fyo4)]]>=-Tf2(ρ·Fxo1+(1-ρ)Fxs1-ρ·Fxo2-(1-ρ)Fxo2]]>-Tr2(ρ·Fxo3+(1-ρ)Fxs3-ρ·Fxo4-(1-ρ)Fxs4]]>+lf(ρ·Fyo1+(1-ρ)Fys1+ρ·Fyo2+(1-ρ)Fyo2]]>-lr(ρ·Fyo3+(1-ρ)Fys3+ρ·Fyo4+(1-ρ)Fys4]]>=ρ{-Tf2(Fxo1-Fxo2)-Tr2(Fxo3-Fxo4)+lf(Fyo1+Fyo2)-lr(Fyo3-Fyo4)}]]>+(1-ρ){-Tf2(Fxs1-Fxs2)-Tr2(Fxs3-Fxs4)+lf(Fys1+Fys2)-lr(Fys3+Fys4)}---(62)]]>接下來，將參照?qǐng)D3至圖5詳細(xì)說明用于通過使用綜合控制變量和轉(zhuǎn)向控制變量獲得由方程式(58)和方程式(59)表達(dá)的力的作為本發(fā)明的示例性實(shí)施例的控制系統(tǒng)。如圖3所示，該實(shí)施例的控制系統(tǒng)包括用于計(jì)算為實(shí)現(xiàn)駕駛員所期望的車身運(yùn)動(dòng)而施加到車身的合力的大小和方向以及橫擺力矩的目標(biāo)車身力及力矩計(jì)算器10，用于估計(jì)每個(gè)車輪的摩擦圓的大小的摩擦圓估計(jì)器12，以及最佳力分配計(jì)算器14，該最佳力分配計(jì)算器14用于根據(jù)目標(biāo)合力的大小和方向以及每個(gè)車輪的摩擦圓的大小分配合力使得每個(gè)車輪產(chǎn)生的力最佳，例如，所使用的力相對(duì)于摩擦圓最小。
最佳力分配計(jì)算器14連接有用于計(jì)算協(xié)調(diào)參數(shù)ρ的協(xié)調(diào)參數(shù)計(jì)算器16。目標(biāo)車身力及力矩計(jì)算器10連接有用于計(jì)算為了通過僅控制轉(zhuǎn)向角實(shí)現(xiàn)駕駛員所期望的車身運(yùn)動(dòng)的控制操作量(轉(zhuǎn)向控制變量)的轉(zhuǎn)向控制操作量計(jì)算器18。
最佳力分配計(jì)算器14、協(xié)調(diào)參數(shù)計(jì)算器16以及轉(zhuǎn)向控制操作量計(jì)算器18連接到協(xié)調(diào)操作量計(jì)算器20，該協(xié)調(diào)操作量計(jì)算器20連接到包括制動(dòng)和驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器以及轉(zhuǎn)向致動(dòng)器的控制器22。
目標(biāo)車身力及力矩計(jì)算器10基于表示駕駛員進(jìn)行的驅(qū)動(dòng)操作的駕駛員的操作量以及車速計(jì)算施加到車身的合力的目標(biāo)大小和方向以及目標(biāo)橫擺力矩，以實(shí)現(xiàn)駕駛員所期望的車身運(yùn)動(dòng)。車身的合力的目標(biāo)大小和方向以及目標(biāo)橫擺力矩也可基于根據(jù)駕駛員的操作量設(shè)定的目標(biāo)車輛運(yùn)行狀況(例如，包括橫擺速度、車身橫偏角、車身橫偏角速度等)與這些狀況的實(shí)際測(cè)量值或估計(jì)值之間的差值而計(jì)算，使得所述差值接近零。此處，駕駛員的操作量可包括轉(zhuǎn)向盤的回轉(zhuǎn)角，加速踏板的操作量(即，加速踏板的行程，踩下加速踏板的力，加速踏板位置等)，以及制動(dòng)踏板的操作量(即，制動(dòng)踏板的行程，踩下制動(dòng)踏板的踏板作用力或力，主缸壓力等)。
摩擦圓估計(jì)器12基于車輪的自動(dòng)回正轉(zhuǎn)矩和/或車輪速度或運(yùn)動(dòng)估計(jì)每個(gè)車輪的摩擦圓的大小。
最佳力分配計(jì)算器14基于車身合力的目標(biāo)大小和方向、橫擺力矩以及摩擦圓的半徑計(jì)算由每個(gè)車輪的輪胎產(chǎn)生的最佳力的大小和方向，確定該最佳力以均勻地最小化每個(gè)車輪的μ利用率，并從而計(jì)算最小化的每個(gè)車輪的μ利用率γ。
協(xié)調(diào)參數(shù)計(jì)算器16基于由最佳力分配計(jì)算器14獲得的μ利用率γ，根據(jù)上述方程式(56)計(jì)算協(xié)調(diào)參數(shù)ρ。
轉(zhuǎn)向控制操作量計(jì)算器18基于由目標(biāo)車身力及力矩計(jì)算器10計(jì)算出的車身合力的橫向分量(即，施加到車輛的橫向力)和橫擺力矩計(jì)算每個(gè)車輪的橫向力(可稱為“轉(zhuǎn)向控制變量”)，從而這樣計(jì)算出的車輪的橫向力僅通過控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，即，僅通過控制每個(gè)車輪的橫向力，獲得目標(biāo)車輛橫向力和橫擺力矩。
協(xié)調(diào)操作量計(jì)算器20基于由協(xié)調(diào)參數(shù)計(jì)算器16得到的協(xié)調(diào)參數(shù)ρ，通過線性插值由轉(zhuǎn)向控制操作量計(jì)算器18計(jì)算出的轉(zhuǎn)向控制變量(縱向力Fxsi＝0，橫向力Fysi)與由通過最佳力分配計(jì)算器14計(jì)算出的每個(gè)車輪的最佳輪胎力的大小和方向得到的縱向力Fxoi和橫向力Fyoi，來計(jì)算協(xié)調(diào)控制變量。利用上述方程式(58)和(59)進(jìn)行線性插值。
控制器22在需要時(shí)控制轉(zhuǎn)向致動(dòng)器以及制動(dòng)和驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，以控制為實(shí)現(xiàn)每個(gè)車輪的目標(biāo)輪胎力所需要的每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角或者每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角及制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)力。
控制器22可包括制動(dòng)力控制器、驅(qū)動(dòng)力控制器、前輪轉(zhuǎn)向控制器以及后輪轉(zhuǎn)向控制器。
制動(dòng)力控制器可以是例如用于ESC(電子穩(wěn)定性控制)的控制裝置，即，獨(dú)立于駕駛員的操作單獨(dú)地控制各個(gè)車輪的制動(dòng)力的控制裝置，與駕駛員的操作機(jī)械地隔離并經(jīng)由信號(hào)線如所期望地控制每個(gè)車輪的制動(dòng)力的控制裝置(所謂的線控制動(dòng))等。
驅(qū)動(dòng)力控制裝置可以是例如通過借助于控制節(jié)氣門開度、點(diǎn)火正時(shí)、以及燃料噴射量中的至少一個(gè)來控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩從而控制驅(qū)動(dòng)力的控制裝置，通過控制變速器的換檔位置或變速點(diǎn)而控制驅(qū)動(dòng)力的控制裝置、通過控制轉(zhuǎn)矩分動(dòng)器而控制縱向和橫向中至少一個(gè)的驅(qū)動(dòng)力的控制裝置等。
前輪轉(zhuǎn)向控制器可以是例如根據(jù)駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤的操作控制前輪的轉(zhuǎn)向角的控制裝置，與駕駛員的操作機(jī)械地隔離并與駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤的操作獨(dú)立地控制前輪的轉(zhuǎn)向角的控制裝置(所謂的線控轉(zhuǎn)向)等。
后輪轉(zhuǎn)向控制器可以是例如根據(jù)駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤的操作來控制后輪的轉(zhuǎn)向角的控制裝置，與駕駛員的操作機(jī)械地隔離并與駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤的操作獨(dú)立地控制后輪的轉(zhuǎn)向角的控制裝置等。
為了證實(shí)該實(shí)施例的效果，參照示出針對(duì)目標(biāo)車身力(車輛橫向力)＝4000N且目標(biāo)橫擺力矩＝1000Nm的情況下力及力矩分配算法的操作結(jié)果的圖4。示出路面的μ變化時(shí)的摩擦圓的大小的圖4示出該實(shí)施例的協(xié)調(diào)方法如何根據(jù)未被利用附著范圍適應(yīng)于協(xié)調(diào)僅控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制與轉(zhuǎn)向及制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)綜合控制(或最佳力分配控制)。
更具體地，在路面的μ等于0.3且未被利用附著范圍小的(a)情況下，ρ設(shè)定為1(ρ＝1)并根據(jù)轉(zhuǎn)向及制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)綜合控制邏輯(或最優(yōu)分配控制邏輯)進(jìn)行計(jì)算。在路面的μ等于1.0且未被利用附著范圍大的(c)情況下，ρ設(shè)定為0，并僅進(jìn)行所有四個(gè)車輪的輪胎力都產(chǎn)生在橫向的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制。在路面的μ等于0.6的(b)情況下，ρ設(shè)定為0.21，進(jìn)行(a)情況下的控制與(c)情況下的控制之間的協(xié)調(diào)控制，即，轉(zhuǎn)向角的控制僅與很小程度的制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)控制協(xié)調(diào)。
圖5示出由各個(gè)輪胎產(chǎn)生的輪胎力，所述力是當(dāng)車輛以80km/h的速度在μ＝0.95的路面上行駛的同時(shí)進(jìn)行以60度的正弦波形為一個(gè)周圍的轉(zhuǎn)向時(shí)，在該實(shí)施例的最優(yōu)分配控制與轉(zhuǎn)向協(xié)調(diào)控制下通過仿真得到的。應(yīng)當(dāng)理解，在圖5中(a)的轉(zhuǎn)向協(xié)調(diào)控制下，在轉(zhuǎn)向的初期以及轉(zhuǎn)向盤回正期間，即，當(dāng)μ利用率(在進(jìn)行最優(yōu)分配控制時(shí)計(jì)算出)等于或小于0.3時(shí)，制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)力變?yōu)榱恪?br> 因此，根據(jù)所示實(shí)施例，可通過線性插值由僅控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)得出的控制變量與由轉(zhuǎn)向及制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)綜合控制(或最優(yōu)分配控制)得出的控制變量，根據(jù)未被利用附著范圍(或μ利用率)，在用于改進(jìn)在輪胎附著限制時(shí)的性能的最優(yōu)分配控制與僅對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制之間連續(xù)地改變控制方法。
權(quán)利要求
1.一種車輛控制系統(tǒng)，包括第一控制變量計(jì)算裝置(14)，該第一控制變量計(jì)算裝置用于基于包括作為參數(shù)的為實(shí)現(xiàn)駕駛員所期望的車身運(yùn)動(dòng)而要施加到車身的目標(biāo)合力以及每個(gè)車輪的摩擦圓的大小的約束條件，來計(jì)算第一控制變量或者包括所述第一控制變量和第二控制變量的綜合控制變量，所述第一控制變量用于控制所述每個(gè)車輪的制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)以最優(yōu)化所述每個(gè)車輪的μ利用率，所述第二控制變量用于控制所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角；第二控制變量計(jì)算裝置(18)，該第二控制變量計(jì)算裝置用于計(jì)算用于通過僅控制所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角來實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)合力的每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向控制變量；以及控制裝置(22)，該控制裝置用于確定用于控制所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角、制動(dòng)力以及驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)的最終控制變量，以使得在μ利用率小的區(qū)域，與在μ利用率大的區(qū)域相比，在所述最終控制變量中，由所述第一控制變量計(jì)算裝置(14)和所述第二控制變量計(jì)算裝置(18)中的至少一個(gè)計(jì)算出的用于控制所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角的控制變量的比例大于用于控制所述每個(gè)車輪的制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)的控制變量的比例。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置(22)，在μ利用率小的區(qū)域基于通過所述第二控制變量計(jì)算裝置(18)計(jì)算出的轉(zhuǎn)向控制變量?jī)H控制所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角，在μ利用率大的區(qū)域基于通過所述第一控制變量計(jì)算裝置(14)以及所述第二控制變量計(jì)算裝置(18)計(jì)算出的第一或綜合控制變量以及轉(zhuǎn)向控制變量控制所述每個(gè)車輪的制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)以及所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的車輛控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置(22)，在μ利用率小的通常區(qū)域基于通過所述第二控制變量計(jì)算裝置(18)計(jì)算出的轉(zhuǎn)向控制變量?jī)H控制所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角，在μ利用率大的限制區(qū)域基于通過所述第一控制變量計(jì)算裝置(14)計(jì)算出的綜合控制變量控制所述每個(gè)車輪的制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)以及所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角，并且，所述控制裝置在所述通常區(qū)域與所述限制區(qū)域之間的區(qū)域內(nèi)基于通過線性插值所述轉(zhuǎn)向控制變量和所述綜合控制變量得到的協(xié)調(diào)控制變量控制所述每個(gè)車輪的制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)以及所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車輛控制系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)以下方程式對(duì)所述轉(zhuǎn)向控制變量和所述綜合控制變量進(jìn)行線性插值Cci＝ρCoi+(1-ρ)Csi其中，Cci是作為線性插值的結(jié)果而得到的協(xié)調(diào)控制變量，Coi是綜合控制變量，Csi是轉(zhuǎn)向控制變量，ρ是在從μ利用率小的通常區(qū)域到μ利用率大的限制區(qū)域的區(qū)域范圍內(nèi)根據(jù)μ利用率而從0到1變化的參數(shù)。
5.一種車輛控制系統(tǒng)，包括第一控制變量計(jì)算裝置(14)，該第一控制變量計(jì)算裝置用于基于包括作為參數(shù)的為實(shí)現(xiàn)駕駛員所期望的車身運(yùn)動(dòng)而要施加到車身的目標(biāo)合力以及每個(gè)車輪的摩擦圓的大小的約束條件，來計(jì)算第一控制變量或者包括所述第一控制變量和第二控制變量的綜合控制變量，所述第一控制變量用于控制所述每個(gè)車輪的制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)以最優(yōu)化所述每個(gè)車輪的μ利用率，所述第二控制變量用于控制所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角；第二控制變量計(jì)算裝置(18)，該第二控制變量計(jì)算裝置用于計(jì)算用于通過僅控制所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角來實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)合力的每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向控制變量；以及控制裝置(22)，該控制裝置用于確定用于控制所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角、制動(dòng)力以及驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)的最終控制變量，以使得在μ利用率小的區(qū)域，與在μ利用率大的區(qū)域相比，在所述最終控制變量中，通過所述第一控制變量計(jì)算裝置(14)和所述第二控制變量計(jì)算裝置(18)中的至少一個(gè)計(jì)算出的、用于控制所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角的所述第二控制變量與所述轉(zhuǎn)向控制變量之和的比例大于用于控制所述每個(gè)車輪的制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)的所述第一控制變量的比例。
6.一種控制機(jī)動(dòng)車輛的方法，包括以下步驟基于包括作為參數(shù)的為實(shí)現(xiàn)駕駛員所期望的車身運(yùn)動(dòng)而要施加到車身的目標(biāo)合力以及每個(gè)車輪的摩擦圓的大小的約束條件，來計(jì)算第一控制變量或者包括所述第一控制變量和第二控制變量的綜合控制變量，所述第一控制變量用于控制所述每個(gè)車輪的制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)以最優(yōu)化所述每個(gè)車輪的μ利用率，所述第二控制變量用于控制所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角；計(jì)算用于通過僅控制所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角來實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)合力的每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向控制變量；以及確定用于控制所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角、制動(dòng)力以及驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)的最終控制變量，以使得在μ利用率小的區(qū)域，與在μ利用率大的區(qū)域相比，在所述最終的控制變量中，用于控制所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角的控制變量的比例大于用于控制所述每個(gè)車輪的制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)的控制變量的比例。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在μ利用率小的區(qū)域基于所述轉(zhuǎn)向控制變量?jī)H控制所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角，在μ利用率大的區(qū)域基于所述第一或綜合控制變量以及所述轉(zhuǎn)向控制變量控制所述每個(gè)車輪的制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)以及所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在μ利用率小的通常區(qū)域，基于所述轉(zhuǎn)向控制變量?jī)H控制所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角，在μ利用率大的限制區(qū)域，基于所述綜合控制變量控制所述每個(gè)車輪的制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)以及所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角，并且，在所述通常區(qū)域與所述限制區(qū)域之間的區(qū)域內(nèi)，基于通過線性插值所述轉(zhuǎn)向控制變量和所述綜合控制變量得到的協(xié)調(diào)控制變量控制所述每個(gè)車輪的制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力中的至少一個(gè)以及所述每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，根據(jù)以下方程式對(duì)所述轉(zhuǎn)向控制變量和所述綜合控制變量進(jìn)行線性插值Cci＝ρCoi+(1-ρ)Csi其中，Cci是作為線性插值的結(jié)果而得到的協(xié)調(diào)控制變量，Coi是綜合控制變量，Csi是轉(zhuǎn)向控制變量，ρ是在從μ利用率小的通常區(qū)域到μ利用率大的限制區(qū)域的區(qū)域范圍內(nèi)根據(jù)μ利用率而從0到1變化的參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車輛控制系統(tǒng)，該車輛控制系統(tǒng)包括計(jì)算器(14)，該計(jì)算器基于包括待施加到車身的目標(biāo)合力以及每個(gè)車輪的限制摩擦圓的約束條件，來計(jì)算包括第一控制變量和第二控制變量的綜合控制變量，所述第一控制變量用于控制每個(gè)車輪的制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)力從而最優(yōu)化車輪的μ利用率，所述第二控制變量用于控制每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角；計(jì)算器(18)，該計(jì)算器計(jì)算用于僅控制每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角從而實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)合力的轉(zhuǎn)向控制變量；以及控制器(22)，該控制器根據(jù)由線性插值所述綜合控制變量與所述轉(zhuǎn)向控制變量獲得的控制變量?jī)H控制每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角，或者控制每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向角以及制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)力。
文檔編號(hào)B60T8/1755GK1836947SQ20061006615
公開日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2006年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月24日
發(fā)明者小野英一, 服部義和, 村岸裕治 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社, 愛信精機(jī)株式會(huì)社, 株式會(huì)社捷太格特