[发明专利]一种失控车辆再稳定的控制方法

说明书

本发明涉及一种失控车辆再稳定的控制方法，该方法利用传感器信息对路面进行建模，使用θ角和α角表征当前车身与路面的相对角度关系；之后判断车辆是否处于失控状态；如果是，则考虑重力分量建立车辆的漂移动力学模型，并以当前车辆状态为初始条件，考虑环境边界，优化求取漂移稳态，控制车辆维持漂移稳态；之后计算车辆与道路的相对姿态，判断是否满足驶出漂移稳态的条件；如果是，则控制车辆脱离漂移状态，进入正常行驶状态；当满足移交车辆控制权条件时，则向驾驶员或者其他自动驾驶控制模块移交控制权。该方法有效解决大侧偏角失控车辆无法自动进入稳定状态的技术难题。

技术领域

本发明属于自动驾驶技术领域，具体涉及一种失控车辆重新进入稳定状态的控制方法。

背景技术

车辆侧滑(尤其是后轮侧滑)导致的车辆失控对安全行车有较大威胁，是造成碰撞、翻车等恶性交通事故的主要原因之一。据统计，有超过一半的侧滑导致的事故是在驾驶员制动和转弯时发生的，因此，车辆稳定性系统的研发被高度重视。

车身电子稳定系统(ESP，Electronic Stability Program)即是通过对各传感器的信息进行分析，然后向防抱死刹车系统(ABS，Anti-lock Brake System)、电子刹车分配力系统(EBD，Electrical Brake Distribution)等发送指令，精确调节各车轮的制动力并对侧向力施加影响，从而提高车辆的操控性能，防止车辆达到其动态极限时失控，有效地检测并预防车辆侧滑。

虽然当前大部分车辆都安装有ESP，但当车辆受到突然的外部刺激或者处于极端场景而导致侧滑已然发生，且产生较大的侧偏角，那么此时ESP是无法有效地预防事故发生的。比如，高速行驶中猛打方向，在下坡或雨雪湿滑路面紧急制动、转弯等，极易发生侧滑；此时，经验丰富的驾驶员可以依赖已有经验沉着应对，但大部分驾驶员可能不知所措，导致事故发生。

为解决车辆侧滑失控的技术问题，目前主要采取下述方案：

(1)中国专利CN108839652A公开的《一种车辆失稳可控域的自动驾驶紧急避让系统》，该专利利用通用的车辆非线性动力学模型，基于分叉理论计算失稳可控区域的联动控制区域，将数据分别传送给前轮控制系统和后轮控制系统，通过转向助力系统EPS和车身电子稳定系统ESP等执行计算结果，最终实现紧急避让障碍物。该发明的主要创新点是基于分叉理论计算车辆失稳可控域及相关的稳定性分析，但未考虑特殊场景下重力分量对于车辆动力学模型的影响，且未讨论环境约束对于失稳状态的影响及车辆退出失稳区域的机制和方法。

(2)英国专利GB2492543B公开的《A vehicle sideslip control system andmethod》，该专利涉及一种侧偏角保持的控制方法，提出了在转弯时保持非零侧偏角的控制系统，该系统包含一种控制器来产生应用于车轮的正或负的驱动力，从而保持相对于期望路径的侧偏角。该专利提出了进入和退出控制系统的条件，但未讨论特殊场景对于车辆动力学模型、大侧偏角状态的转弯半径及控制方法退出的影响。

(3)论文《Steady-state drifting stabilization of RWD vehicles》(Veleniset al.2011)，涉及一种车辆在大侧偏角下维持漂移稳态的控制方法，该方法建立车辆的动力学模型，针对特定稳态，使用backstepping控制器对车辆进行控制，使车辆维持漂移稳态。该方法仅涉及漂移稳态的求解及控制，未考虑在斜坡场景下重力因素对于动力学模型的影响，且无驶出控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种失控车辆再稳定的控制方法，该方法针对大侧偏角的失控车辆，在有空间约束的环境中，提出利用车辆漂移控制技术将车从失控状态调整到漂移稳态，再驶出漂移稳态进入可操控状态，该方法有效解决大侧偏角失控车辆无法自动进入稳定状态的技术难题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种失控车辆再稳定的控制方法，具体包括以下步骤：