[发明专利]一种半挂汽车列车全工况铰接角度状态估计方法

说明书

本发明公开了一种半挂汽车列车全工况铰接角度状态估计方法，是根据半挂汽车列车在不同行驶工况下对于铰接角度估计器带来的非线性扰动，通过确定估计器非线性扰动过大的判定条件，从而针对非线性扰动类型的不同，提出了一种全工况多模型信息融合的估计策略，继而可以对前进低速、高速以及倒车工况分类进行精准估计，从而能应用于不同的研究方向：高速时刻的稳定性分析与控制、倒车时刻的轨迹跟踪控制、倒车时刻的轨迹预测与实时影像显示等。

技术领域

本发明属于半挂车转向与安全控制领域，具体的说是一种半挂汽车列车全工况铰接角度状态估计方法。

背景技术

近十几年来，随着国家公路网的不断完善，公路运输已然成为综合运输体系中的一个重要运输模式，而具有载重量大、运输效率高、节油性好和运输成本低优点的各类半挂汽车列车越来越受社会的重视，已成为全球范围内的公路货运主力。

而在实际工作的半挂汽车列车当中，存在于牵引车与半挂车之间的铰接装置因为工作环境恶劣、承受较大的力和力矩、可利用空间极小的特点，往往没办法安装传统的角度传感器。即使能够安装非传统角度传感器，也存在着精度不足，费用过高等问题。

因此在半挂汽车列车倒车控制中存在有铰接角度传感器极难安装的问题(在以往的试验中往往选择的是拉线位移传感器，利用长度转角度进行标定的方式获取铰接角度)。这样获取的铰接角度数值，非常考验标定的精度，而且容易产生大量的测量噪声。同时，这样非传统的铰接角度传感器也使得安装成本大大增加。这样的成本对于产品化来说是无法接受的。

因此为了取消铰接角度传感器，产业化过程中需要一种能够在全工况(既包括前进，又包括倒车)情况下都能保证较高精度的铰接角度估计策略。

随着我国运输节奏不断加快，市场对于物流运输效率的期望日益提升，半挂汽车列车倒车辅助技术的重要性也日益凸显。基于以上的需求，一个精准有效的铰接角度估计器对于半挂汽车列车倒车安全与诱导控制来说是非常有必要的。全工况的铰接角度估计将会是今后的必然趋势。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种半挂汽车列车全工况铰接角度状态估计方法，以期能通过不同的解决方案，实现对于全工况下的半挂汽车列车铰接角度状态估计，从而能够取代传统的昂贵且不实用的传统铰接角度传感器，继而提升半挂汽车列车安全性、智能性，为半挂汽车列车辅助驾驶技术以及自动驾驶技术的发展提供一个有效的接口。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种半挂汽车列车全工况铰接角度的状态估计方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1、获取半挂汽车列车的行驶方向及运行车速；

步骤2、确定非线性扰动过大的工况及条件；

步骤2.1、利用式(1)定义轮胎的相对侧偏刚度k_e：

式(1)中：F代表轮胎的侧向力；α代表轮胎的侧偏角；

步骤2.2、根据所述相对侧偏刚度k_e，确定轮胎的非线性度阈值a_y1max；

步骤2.3、当半挂汽车列车处于倒车行驶的条件时，或者，当半挂汽车列车处于前进行驶时且牵引车侧向加速度绝对值大于等于a_y1max的条件时，定为非线性扰动过大的工况；

步骤3、针对于不同工况下所产生的非线性扰动构建不同的铰接角度估计器用于估计全工况铰接角度。

本发明所述的全工况铰接角度的状态估计方法的特点在于，所述步骤2.2中的轮胎的非线性度阈值a_y1max是按以下方法确定：