[发明专利]一种具有时滞辨识和补偿功能的车辆主动防侧翻控制系统

说明书

本发明涉及一种具有时滞补偿功能的车辆主动防侧翻控制系统和方法，系统包括传感器模块、横向载荷转移率估计模块、横向载荷转移率预测模块、时滞辨识模块、主动防侧翻控制器以及防侧翻作动器模块。传感器模块获取车辆横向加速度和车身侧倾角信号；横向载荷转移率估计模块实时计算车辆横向载荷转移率的估计值并判断车辆的侧翻程度；横向载荷转移率预测模块以估计模块的横向载荷转移率估计值为输入，根据时滞辨识模块辨识出的控制系统时滞确定需要提前预测的时间，输出未来时刻的横向载荷转移率，通过防侧翻控制器实现车辆的防侧翻控制。本发明可补偿车辆防侧翻控制系统的时滞，同时能确保控制精度，提高汽车的主动安全。

技术领域

本发明涉及汽车主动安全控制领域，更具体地，涉及一种具有时滞辨识和补偿功能的车辆主动防侧翻控制系统。

背景技术

随着汽车行业的迅速发展，人们生活水平的提高及生活节奏的加快，人们对汽车的安全性要求越来越高。一些车辆如SUV、客车等由于具有质心位置偏高、质量和体积相对较大、轮距相对过窄等特点，极易发生侧翻事故。侧翻事故一旦发生往往易导致严重的人员伤亡和重大的经济损失。因此，汽车防侧翻技术已成为汽车主动安全领域的热点研究问题。

车辆主动防侧翻控制是防止车辆侧翻的有效途径，主要采用主动悬架、差速制动、主动转向、底盘一体化控制等方法实现车辆侧倾角的调整，达到防止侧翻的目的。常用的车辆侧翻评价指标包括侧向加速度、侧倾角及横向载荷转移率等。其中，横向载荷转移率是一种与车辆参数和行驶条件无关的指标，因其通用性强，已被广泛应用在车辆侧翻分析与控制中。但由于该指标与左右侧轮胎垂向载荷有关而无法直接计算，因此如何准确估计横向载荷转移率至关重要。

此外，在车辆主动防侧翻控制中，由于信号的采集与处理、控制算法的计算、作动器的执行都需要时间，由此导致控制系统存在时滞现象。时滞的存在不仅影响控制性能，甚至导致控制系统失稳。为此，国内外学者开展了控制系统的时滞控制研究，例如汽车主动防侧翻鲁棒控制策略等，这些方法虽然能提高控制系统对时滞的鲁棒性，使得控制系统在存在时滞的情况下仍能起作用，但提高控制系统鲁棒性必然会以牺牲控制精度为代价。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有时滞辨识和补偿功能的车辆防侧翻控制系统，该系统可以较好地估计及判断车辆的侧翻程度，辨识和补偿车辆防侧翻控制系统的时滞，为具有时滞的车辆主动防侧翻控制系统提供一种有效的技术解决方案。

为达到上述目的，本发明提供了一种具有时滞辨识和补偿功能的车辆防侧翻控制系统，其中该控制系统由横向加速度传感器、车身侧倾角传感器、横向载荷转移率估计模块、横向载荷转移率预测模块、时滞辨识模块、主动防侧翻控制器以及防侧翻作动器组成。

横向载荷转移率估计模块通过根据横向加速度传感器检测的横向加速度信号，车身侧倾角传感器检测的车身侧倾角信号，实时计算出车辆横向载荷转移率的估计值；当横向载荷转移率估计值超过预先设定的阈值时，横向载荷转移率预测模块从当前时刻起，提前预测指定时间的横向载荷转移率，并作为主动防侧翻控制系统的参考输入；主动防侧翻控制系统输出未来时刻的控制输出，并通过防侧翻作动器减小车身侧倾角；时滞辨识模块实时辨识车辆主动防侧翻控制系统的时滞，该时滞是横向载荷转移率预测模块需要提前预测的时间。

进一步地，具有时滞辨识和补偿功能的车辆主动防侧翻控制系统，采用如下方法进行横向载荷转移率估计：

横向载荷转移率估计模块的以横向加速度、车身侧倾角为输入信号，基于反映横向载荷转移率与输入信号关系的估计模型，采用状态估计方法进行横向载荷转移率估计，其中反映横向载荷转移率与输入信号关系的估计模型为

其中V_e为横向载荷转移率，a_y为横向加速度，为车身侧倾角，h为簧载质量重心到侧倾中心的距离，d为轮距，g为重力加速度。