[发明专利]一种自动驾驶紧急避让的失稳可控域的判定方法

说明书

本发明公开了一种自动驾驶紧急避让的失稳可控域的判定方法，通过构建车辆失稳可控域计算系统模型，并对系统模型进行中心流降维来求解系统平衡点，利用非线性稳定性分析方法揭示前轮转角和后轮制动力鞍结分岔失稳演化规律，利用车辆的传感器测量得到车辆的横摆角速度、滑移率、车速，将实时测量结果输入到车辆失稳可控域计算系统；车辆失稳可控域计算系统是在建立纵向、侧向、横摆、侧倾以及轮胎非线性动力学模型基础上，得到失稳可控域的联动计算模型，通过分岔理论分析最终计算出车辆失稳可控域的联动控制区域。本方法提出了失稳可控域并对其进行了解析，解析出的失稳可控域可有效保证驾驶员危险情况下完成紧急避让同时保证行车安全。

技术领域

本发明涉及车辆极限控制技术领域，确切地说是一种自动驾驶紧急避让的失稳可控域的判定方法。

背景技术

紧急避让一般需要在顺利避让障碍物的同时防止汽车失稳。但前方突然掉落的物体、道路中突然出现的车辆突发工况，因避让距离过短使车辆的成功避障和汽车满足附着极限情况下的安全稳定性发生冲突。满足附着极限情况下的安全稳定避让操纵无法完成避开障碍物而发生碰撞；由于普通驾驶员对物理极限操纵的不熟悉，如果避让时一旦突破路面附着极限发生侧滑，容易使车辆失稳而车身激转。面对这些极限场景，赛车手可以充分利用后轮附着极限，通过操纵使后轮侧滑失稳产生横摆角速度激增，在一定程度突破路面附着极限同时保持车身可控，实现车辆的快速横摆转动，在避障前达到成功避障要求的最小车身横摆角。但是一般驾驶员很难把握紧急避让的方向盘转向转角以及制动的尺度，尤其是紧急避让控制过程的失稳可控域更难把握，稍有偏差就会使车辆无法避让障碍物或者使车辆失稳激转。现有的技术没有对失稳可控域进行定义和解析，致使车辆的极限控制无法保证在失稳可控的区域界限范围内，使车辆的紧急避让始终无法达到精确可行可控。

申请号为201710146567.3的中国专利，公开了“一种无人车辆极限动力学轨迹跟踪制动系统”，仅考虑让车辆工作在稳定区域来跟踪路径，没有考虑到车辆后轮暂时失稳使车辆暂时进入“漂移”状态时的车辆可控来提高紧急避让能力，更没有考虑通过建立失稳可控域形成的控制目标对车辆的紧急避让进行控制，使得其方法存在车辆紧急避让情况的处理能力不高，以及极限避让范围较小。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种自动驾驶紧急避让的失稳可控域的判定方法，该方法考虑了车辆在紧急避让时的漂移甩尾可控，进行了车辆紧急避让过程中的失稳可控域解析，以便于找到车辆在失稳情况下的控制目标来完成车辆紧急避让，使车辆在极限状况下也能处于可控的范围内，进一步提高紧急情况下的行车安全。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术手段：

一种自动驾驶紧急避让的失稳可控域的判定方法，包含以下步骤：

(1)确定失稳可控状态：车辆在行驶过程中，突遇障碍物，通过操纵使后轮侧滑失稳产生横摆角速度激增，突破动力学约束同时保持车身可控，实现车辆的快速横摆转动，在避障前达到空间约束要求的最小车身横摆角，完成失稳避让，将此过程中汽车的后轴侧滑失稳车身可控动力学状态定义为失稳可控状态；

(2)确定失稳可控域：其为汽车失稳可控状态的集合。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其突出的特点是：

本发明所设计的自动驾驶紧急避让的失稳可控域的判定方法联想了实际赛车手在完成迅速转弯过程进行的“漂移”操作，进行了失稳可控域的定义以及解析，根据失稳可控域使车辆在极限状况下也能处于可控的范围内，能够有效保证在紧急情况下的驾驶员行车安全。

进一步的优选技术方案如下：

所述的失稳可控域通过构建车辆失稳可控域计算系统模型，对构建的车辆失稳可控域计算系统模型进行中心流降维来求解系统平衡点；利用非线性稳定性分析方法揭示前轮转角和后轮制动力鞍结分岔失稳演化规律；围绕鞍结分岔点利用搜索法确定越过鞍结分岔点的失稳可控域范围。