1.一种基于主动转向和差动制动的货车防侧翻混杂控制系统,其特征在于,包括车身横向加速度传感器、车身横摆角速度传感器、车身侧倾角传感器、方向盘转角传感器、轮速传感器、侧翻状态识别模块、混杂切换模块、主动控制力计算模块和防侧翻执行模块;
所述车身横向加速度传感器、车身横摆角速度传感器和车身侧倾角传感器布置于货箱底部或内部,所述方向盘转角传感器布置于转向柱,所述轮速传感器布置于轮毂内侧;
所述侧翻状态识别模块包括信号处理模块、质心高度识别模块和LTR估算模块,与各传感器通过信号线相连;
所述混杂切换模块根据侧翻状态识别模块所得LTR估计值和方向盘转角传感器测得值,根据混杂系统理论在三种控制模式间切换;
所述主动控制力计算模块接收混杂切换模块给出的控制模式信号和侧翻状态识别模块给出的信号,通过与参考模型的比较判断所需主动转向角度、制动轮和制动压力;
所述防侧翻执行模块根据防侧翻主动控制模块给出的信号执行主动控制;
所述混杂切换模块中,控制模式分为无控制模式M0、单向转弯控制模式M1和变向转弯控制模式M2,具体混杂切换逻辑用混杂自动机模型H=(M,X,V,Y,Init,Inv,E,G,R)来表示,其中
M是离散动态部分的状态空间,即控制模式M={M0,M1,M2};
X是连续动态部分的状态空间,其中
V是输入变量的有限集,
Y是输出变量的有限集,Y=M;
Init是初始状态的有限集,Inv是系统的不变集,
E是两个离散状态间的跃变集,G是每一个离散事件跃变(i,j)∈E的保护集,
01
G(E )={(θ,v)∈X×V:(C1=1∧C2=1)},
10
G(E )={(θ,v)∈X×V:[(C1=0)∨(C2=0∧C4=1)]},
12
G(E )={(θ,v)∈X×V:(C2=0∧C3=1∧C4=0)},
21
G(E )={(θ,v)∈X×V:(C1=1∧C2=1)},
20
G(E )={(θ,v)∈X×V:[(C1=0)∨(C2=0∧C4=1)]};
R是每一个离散事件跃变(i,j)∈E和x∈X的复位集,其中跃变条件描述为,
C1:u>u0,车辆纵向速度大于阈值,C2:|LTR|>LTR0,横向载荷转移率绝对值大于阈值,C3:δ(t)*δ(t‑1)<0,方向盘转角符号变换,C4:T>T0,|LTR|≤LTR0至δ发生符号变换的时间大于阈值。
2.如权利要求1所述的基于主动转向和差动制动的货车防侧翻混杂控制系统,其特征在于,所述信号处理模块对各传感器信号进行滤波处理以便进一步运算。
3.如权利要求1所述的基于主动转向和差动制动的货车防侧翻混杂控制系统,其特征在于,所述质心高度识别模块接收信号处理模块滤波后的传感器信号进行质心高度识别,估算模型为
2
其中Jxep=Jxx+mh 为等效侧倾转动惯量;Jxx为侧倾转动惯量;c为侧倾阻尼;k为侧倾刚度;a为侧向加速度;为侧倾角;h为重心高度;g为重力加速度。
4.如权利要求1所述的基于主动转向和差动制动的货车防侧翻混杂控制系统,其特征在于,所述LTR估算模块接收质心高度识别模块估算的质心高度估算车辆横向载荷转移率LTR,估算模型为
其中 为侧倾角;h为重心高度;h0为重心到侧倾中心高度;g为重力加速度,B为轮距。
5.如权利要求1~4之一所述的基于主动转向和差动制动的货车防侧翻混杂控制系统,其特征在于,所述防侧翻执行模块包括主动转向控制模块、差动制动控制模块、车轮防滑控制模块、主动转向执行机构和差动制动执行机构。
6.如权利要求5所述的基于主动转向和差动制动的货车防侧翻混杂控制系统,其特征在于,所述主动转向执行机构布置在转向柱上,转向电机通过行星齿轮结构与转向柱相连;
所述主动转向控制模块根据主动控制力计算模块给出的信号,通过与转向电机相连的端口控制转向电机运转以达到所需的主动转向角度。
7.如权利要求5所述的基于主动转向和差动制动的货车防侧翻混杂控制系统,其特征在于,所述主动转向机构采用线控转向技术,主动转向控制模块根据主动控制力计算模块给出的信号,通过与线控转向电机相连的端口控制转向电机运转以达到所需的主动转向角度。
8.如权利要求7所述的基于主动转向和差动制动的货车防侧翻混杂控制系统,其特征在于,所述差动制动执行机构为液压制动系统,以发动机或电动机为动力源在副制动缸形成一定的制动压力,通过制动液管路,经由组合阀体连接至刹车分泵,所述差动制动控制模块根据所需制动力开闭电磁阀使刹车分泵达到所需制动压力,所述差动制动控制模块在车轮防滑控制启动控制的情况下中断对刹车分泵的压力输入,从而得到最佳的制动力。
9.如权利要求1~4之一所述的基于主动转向和差动制动的货车防侧翻混杂控制系统,其特征在于,所述差动制动机构采用电子机械制动机构,根据主动控制力计算模块给出的信号驱动制动电机带动螺杆控制制动片的移动以达到所需制动力。