[发明专利]一种用于矿区运输车辆防侧翻控制方法

权利要求书

1.一种用于矿区运输车辆防侧翻控制系统的控制方法，所述用于矿区运输车辆防侧翻控制系统包括外界状态感知层、侧翻模型实时计算层、车辆防侧翻决策层和防侧翻执行层；

所述外界状态感知层包括方向盘角度传感器、车身侧倾角传感器、横向加速度传感器、车速传感器和车载摄像头；

所述侧翻模型实时计算层包括针对不同工况进行识别的工况辨识模块和侧翻模型指标计算模块；

所述车辆防侧翻决策层主要包括对于当前侧翻指标与阈值比较判断后进行决策的紧急决策模块，基于上述比较结果进行预测的侧翻指标预测模块，以及将基于所述侧翻指标预测模块预测的未来侧翻指标与阈值的比较判断，并且给出适当的决策的防侧翻决策模块；

所述防侧翻执行层包括主动转向控制模块、主动转向执行机构、差动制动控制模型和差动制动执行机构；

其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

S1:所述车辆外界状态感知的传感器数据传输至车辆控制器的中央处理器进行数据处理；

S2：所述中央处理器通过多个传感器数据对当前的车辆行驶工况分类，具体分为：斜坡行驶、转向行驶、单边越障行驶和其它；

S3：依据上述行驶工况选择合适的侧翻指标，计算出对应的侧翻指标值，所述侧翻指标有3个，具体计算公式如下：

A)横向加速度a_y:由横向加速度传感器直接提供；

B)横向载荷转移率LTR：

公式中，a_y为车辆重心处的横向加速度；h为质心到侧倾中心的距离；h_RC为侧倾中心高度；d为轮距；θ为簧载质量的侧倾角；

C)非结构道路指标SI：

公式中，θ为簧载质量的侧倾角；为侧倾角速度；θ_cri为侧翻时临界侧倾角；为侧翻时临界侧倾角速度；当SI＝0代表车辆失稳，当SI＝1时代表车辆处于最稳定状态，SI越大车辆稳定性越好；

S4：比较当前的侧翻指标值与通过理论和试验设定的阈值，如果超过所述阈值，当前有发生侧翻危险，通过紧急决策模块进行紧急决策下的防侧翻执行S5；如果未超过阈值，针对侧翻指标通过侧翻指标预测模块的模型预测方法进行未来1到2秒的预测，得到预测的未来侧翻指标，与上述阈值进行比较，进而判断发生侧翻的可能，如果超过阈值，即有侧翻可能通过防侧翻决策模块进行防侧翻决策下的防侧翻执行S5，如果没有侧翻的可能，则继续执行S1；

S5：依据S4紧急决策或防侧翻决策任务，执行车辆当前工况下合适的防侧翻动作，控制车辆执行主动转向或差动制动行为。

2.根据权利要求1所述的一种用于矿区运输车辆防侧翻控制系统的控制方法，其特征在于，S3中，针对不同的工况匹配不同的侧翻指标，具体为：

1)结构化道路转弯工况

矿区运输车辆行驶在结构化道路，即普通公路，车辆侧翻一般是由于高速转弯过程中横向加速度过大造成，将这种情况标记为转向行驶工况，侧翻指标为横向加速度a_y；

2)非结构化道路复杂工况

矿区运输车辆行驶在非结构化道路，车速一般比较慢，车辆侧翻由多种因素造成，将其分解如下：

2.1)矿区环境直行越障

此时造成车辆侧翻的原因主要是单边越过较高的障碍物照成的，将这种情况标记为单边越障工况，侧翻指标为非结构道路指标SI；

2.2)矿区环境转弯越障

此时造成车辆侧翻的原因主要是单边越过障碍物和转向时车身姿态不稳定或产生了横摆力矩；这种情况标记为单边越障工况和转向工况的结合工况，侧翻指标为横向载荷转移率LTR；

2.3)矿区环境坡度路面行驶

在连续坡度路面行驶，此时造成车辆侧翻的原因是由于车辆产生了很大的侧向加速度导致的；将这种情况标记为斜坡行驶，侧翻指标为非结构道路指标SI和横向加速度a_y，两个指标只要有一个达到相应阈值即触发防侧翻机制；

2.4)其它行驶情况

将其余的行驶情况标记为其它工况，侧翻指标为横向载荷转移率LTR。

3.根据权利要求2所述的一种用于矿区运输车辆防侧翻控制系统的控制方法，其特征在于，S4中根据不同工况下，得到的紧急决策或者防侧翻决策的具体决策行为具体为：

1)结构化道路转弯工况；

将这种情况标记为转向行驶工况，当侧翻指标横向加速度a_y超过标定的相应的阈值，车辆速度一般过快；情况1：当前发生侧翻危险，紧急决策采取差动制动行为，差动制动结果是车速下降同时产生一个阻止侧翻的横摆力矩；情况2：预测会发生侧翻危险，防侧翻决策采取整体降低车速行为；

2)非结构化道路复杂工况

2.1)矿区环境直行越障

将这种情况标记为单边越障工况，如果侧翻指标非结构道路指标SI超过相应的阈值，上述两种决策均采取主动转向行为；

2.2)矿区环境转弯越障

将这种情况标记为单边越障工况和转向工况的结合工况，如果侧翻指标横向载荷转移率LTR超过相应的阈值，上述两种决策采取主动转向行为；

2.3)矿区环境坡度路面行驶

将这种情况标记为斜坡行驶工况，非结构道路指标SI和横向加速度a_y只要有一个达到其相应的阈值，则上述两种决策均立即采取主动转向行为，以调整车身姿态，同时车辆减速；

2.4)其它行驶情况

将其余的行驶情况标记为其它工况，侧翻指标横向载荷转移率LTR超过相应的阈值，上述两种决策均采取车辆减速行为。